含柔性转子的齿轮-轴承系统动态特性分析

为了分析齿轮系统动力学中的全耦合振动,提出采用虚拟样机建模的方法,将柔性转子引入到啮合耦合系统中,考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙和轴承间隙的影响,建立齿轮-柔性转子-轴承系统虚拟样机模型,通过求解模型的动力学方程得到系统的非线性动力学响应。仿真结果表明:考虑柔性转子的耦合系统,啮合冲击峰值下降明显;转子柔性增加,齿轮低频扭转振动出现"拍"现象;高速轻载时啮合振动非线性特性增强;轴承间隙增大使啮合力振动幅值显著增大。     

齿轮轴承转子系统支撑刚度特性研究

建立考虑齿轮-轴承转子系统多刚体、多柔体及刚柔耦合的动力学模型,并采用不同轴承刚度计算方法获得支撑刚度。在此基础上,研究系统支撑刚度对齿轮动态啮合力及振动位移等响应的影响规律,并与理论值对比分析。研究结果表明:刚性体模型仿真结果与理论值相比数值普遍偏大,而柔性体仿真结果与理论值基本一致;齿轮-轴承转子系统支撑刚度对齿轮动态响应产生较大影响,支撑刚度取3倍齿轮啮合刚度时,齿轮振动角速度等值与理论值基本相符。因此,利用柔性体模型并选择合理的支撑刚度对齿轮-轴承转子系统的动力学仿真分析具有实际意义。     

多轴齿轮耦合转子系统的振动分析

以膨胀机子系统为研究对象,考虑静态传递误差,建立了斜齿轮啮合副动力学模型,同时考虑转子系统的影响,建立了三平行轴系齿轮转子系统有限元模型;对齿轮弯-扭耦合膨胀机子系统进行了不平衡响应分析,同时考虑轴承刚度、齿轮螺旋角对齿轮动态啮合力的影响。研究表明,膨胀机子系统因为齿轮的耦合振动而明显加剧,齿轮耦合使系统振型表现为耦合振型,因此必须以耦合的方式分析系统的振动特性;轴承处刚度及螺旋角对相对应的齿轮啮合处的动态啮合力影响很大,甚至使动态啮合力峰值发生了偏移,为转子系统轴承刚度的确定以及齿轮的设计都提供了较好的理论基础。     

含轮齿剥落的齿轮系统动力学故障模拟

利用计算机对齿轮传动系统进行动态仿真,建立了考虑轮齿啮合摩擦力的直齿圆柱齿轮转子-轴承系统的动力学模型,根据不同接触位置上扭转啮合刚度的值,通过采用Matlab数值计算方法求解系统的时变非线性微分方程,模拟在扭转激励下,有剥落缺陷系统的动态响应,通过比较得到其与无缺陷系统响应的不同.仿真计算结果表明,该模拟方法能对齿轮传动系统的动力学性能做出较为全面的预测,为齿轮故障诊断提供参考.     

燃气轮机齿轮耦合转子系统动力学特性分析

为了降低燃气轮机齿轮转子系统不平衡响应,采用了耦合转子动力学方法对系统进行分析评价,在考虑齿轮啮合及轴承动力特性系数的基础上,利用传递矩阵法分别建立了两单轴转子的弯曲振动分析模型,推导了人字齿轮耦合单元的传递矩阵,应用整体传递矩阵建立了人字齿轮转子系统的弯扭耦合振动分析模型,对某燃气轮机齿轮-转子-轴承系统进行了振动特性分析。通过数值计算与分析,获得单轴转子以及齿轮耦合转子的不平衡响应。研究结果表明,该齿轮耦合使转子系统不平衡响应增大,同时传动系统的工作转速远离临界转速,系统处于安全稳定状态。     

复杂齿轮耦合转子-轴承系统动力学的规范建模方法

由于齿轮的耦合作用,齿轮-转子-轴承系统中各个转子的振动是相互耦合、相互影响的,研究齿轮-转子-轴承系统动力学,必须基于系统的、整体的观念进行分析。因此,齿轮-转子-轴承耦合系统动力学建模和模型降阶一直是人们普遍关注的问题。基于齿廓啮合基本定理,给出了直齿轮、斜齿轮、直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮共4种齿轮的几何耦合模型（或称运动耦合模型）;利用耦合模型矩阵,给出了含以上4种齿轮副的复杂齿轮转子-轴承系统纵-弯-扭耦合动力学研究的统一、方便、规范的建模方法。为复杂齿轮-转子-轴承耦合系统动力学分析研究提供了方便。     

齿轮传动转子系统弯扭耦合振动研究

为分析齿轮传动复杂轴系的振动问题,根据有限元法和拉格朗日法,考虑陀螺效应、油膜支承等因素,得到了转子-轴承系统的弯扭耦合振动模型;在此基础上,根据齿轮副运动过程中啮合刚度和啮合阻尼的变化,得到了齿轮副系统的弯扭耦合振动模型。然后,根据齿轮副的实际排列方式,引入方位角,使得转子模型与齿轮副模型坐标统一化,并将其耦合到一起,得到了更加接近实际的齿轮转子模型,并且计算了其临界转速和振型。研究结果表明,耦合后转子的临界转速低于单转子的临界转速,齿轮传动对转子轴系振动有着明显影响。     

系统参数对多平行轴齿轮-转子系统固有特性的影响

建立了一个三平行轴齿轮耦合转子系统的有限元模型,利用Matlab软件对其进行了固有特性的分析,通过与成熟有限元分析软件ANSYS的计算结果进行对比,验证了该模型和计算结果的正确性。并在此基础上,分别讨论了齿轮啮合刚度、安装角、螺旋角以及轴承刚度对系统弯-扭-轴-摆耦合固有特性的影响。结果表明,齿轮参数会影响系统耦合新频率,而轴承刚度则会造成系统固有频率的突变以及振型的变化。该研究结果为传动系统的优化设计提供了理论基础。     

多级人字齿齿轮传动振动特性有限元分析

采用三维实体单元有限元法,建立多级人字齿齿轮传动系统有限元模型,根据转子动力学基本理论和齿轮啮合原理,计算了考虑齿轮啮合接触的齿轮系统的固有频率和模态。研究轴承支撑刚度、Rayleigh阻尼对该齿轮转子振动特性的影响。运用此方法可以在多级人字齿齿轮传动系统设计时避开齿轮箱啮合工作频率,避免由机械共振造成的整机故障,并为齿轮箱系统故障诊断提供理论支持。     

双圆弧齿轮转子系统的动态特性分析

以双圆弧齿轮转子系统为研究对象,结合其啮合过程的变形特点,导出了其动能和势能的计算公式,根据拉格朗日方程建立了齿轮啮合的动力学模型。并根据其多点和多齿的啮合特点,采用分段式的方法计算其啮合刚度,将其与动力学模型相结合,采用数值分析的方法求解了系统响应和啮合力随激振频率的变化曲线。研究表明:采用分段式计算啮合刚度的方法来分析双圆弧齿轮是可行的,为双圆弧齿轮转子系统的动力学分析提供了理论基础。     

参数对齿轮耦合的转子-轴承系统响应的影响

根据线性动力学理论 ,建立了齿轮耦合的转子 -轴承系统的运动方程。用数值分析方法 ,研究了齿轮传动比、压力角、螺旋角、齿轮位置、功率、轴承间隙比与宽径比对系统不平衡响应的影响。结果发现 ,除压力角外 ,其它参数对系统响应有明显影响 ,通过调整系统参数 ,可大大降低系统不平衡响应的幅值     

齿轮耦合的转子-轴承系统的非线性模型

在考虑滑动轴承非线性油膜力、齿轮时变啮合刚度、齿面间的摩擦力以及齿侧间隙的情况下 ,推导出了齿轮耦合的转子 -轴承系统的非线性动力学模型 ,该模型是一个包含强非线性项的非自治系统 ,蕴含着丰富的动力学内容。     

齿轮系统动态传递误差和振动稳定性的数值研究

建立了计及轮齿时变啮合刚度、啮合阻尼、支承刚度和阻尼的齿轮系统扭转-横向振动耦合的3自由度动力学模型。用数值仿真方法,研究了重合度、支承刚度、啮合阻尼和支承阻尼对齿轮动态传递误差和动力稳定性的影响。研究结论对于高速、精密齿轮传动的动力学设计具有积极意义。     

齿轮耦合对转子-轴承系统固有特性的影响

计算了齿轮耦合的转子 -轴承系统及其非耦合子系统的特征值及其振型 ,并对特征值和振型进行了比较。在耦合系统中 ,子系统的某些特征值及其振型没有产生变化 ,而另一些却发生了变化。新产生的振型多为弯扭耦合振型。在大多数振型中 ,每一个子系统都有位移产生 ,因此 ,一个子系统中的不平衡质量将引起整个系统产生振动。     

摇摆工况下错位瓦轴承支撑的转子系统动力学特性

基于轴承刚度和阻尼的分段线性化假设,建立了不同横摇角度的转子轴承模型;利用DLAP软件,耦合求解错位瓦轴承支撑的转子系统的动力学模型;采用特征值和特征向量、不平衡响应分析、稳定性分析和瞬态动力学分析等手段,研究了轴系的稳定性和安全性,并与正常工况下轴系的动力学特性对比,得到了摇摆工况下错位瓦轴承支撑的转子系统的动力学特性。     

系统参数对平行转子—轴承系统强迫振动的影响

研究了齿轮参数、齿轮位置及传递功率对临界转速的数量,分布及其对应的对数衰减率的影响,提出了用最小对数衰减率作为衡量系统跨越临界转速的能力的指标,通过研究发现,在齿轮耦合的转子－轴承系统中,临界转速非常密集,在系统达到工作转速之前,必须跨越许多临界转速;合理地选择系统参数,可使最小对数衰减率增大,使系统表现出较强的阻尼特性,有利于系统跨越临界转速。     

齿轮时变啮合刚度引起的分岔与动载荷

在考虑齿轮时变啮合刚度的情况下 ,建立了齿轮耦合的转子 -轴承系统的非线性动力学模型。用 Floquet理论分析了该系统的稳定性 ,结果发现 ,当转速超过某一临界值时 ,系统将产生 Hopf分岔 ;分岔将导致系统产生新的周期解 ;时变啮合刚度还将引起较大的动载荷 ,并导致脱齿现象发生     

不对称润滑对碰摩转子-轴承系统的动力学影响

在考虑非线性油膜力的基础上,建立了具有碰摩故障的转子-轴承系统的动力学模型。用数值方法研究了在非线性油膜力作用下具有碰摩故障的转子系统的动力学特性,并研究了当改变其中一个支承轴承润滑油的粘度时,转子系统的动力学特性。研究发现,随着一轴承润滑油粘度的降低,转子系统亚临界角速度区的混沌区域和拟周期区域扩大了。该结果为采用不同粘度润滑剂的转子-轴承系统的优化设计、安全运行和故障诊断等提供了一定的理论参考     

转子-轴承系统临界转速的有限元仿真分析

基于ANSYS有限元分析软件,建立了转子-轴承系统有限元线性模型,并考虑了转子的陀螺效应,通过多次模态求解,得到转子系统的Campbell（坎贝尔）图,进而得到转子系统的临界转速;探讨了转子临界转速与轴承支承刚度、转盘质量、转轴直径及转轴长度的变化规律;为转子一轴承系统的优化设计与检测提供了数据参考。