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空间挠性作动器的可靠性验证试验方法
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作者 叶田园 刘鑫 +2 位作者 崔赪旻 周元子 宗红 《中国空间科学技术(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第2期118-124,共7页
为了对空间挠性作动器在轨运行的可靠性进行评估,针对作动器在轨工况复杂、小子样、长寿命的特点,给出了作动器可靠性验证试验方法。首先,在分析作动器结构组成及工作原理的基础上,确定了作动器可靠性特征量。然后,以寿命型可靠性试验... 为了对空间挠性作动器在轨运行的可靠性进行评估,针对作动器在轨工况复杂、小子样、长寿命的特点,给出了作动器可靠性验证试验方法。首先,在分析作动器结构组成及工作原理的基础上,确定了作动器可靠性特征量。然后,以寿命型可靠性试验为基本思路,针对挠性元件在轨疲劳断裂失效这一主要故障模式,根据在轨典型工况载荷数据进行疲劳试验载荷谱设计,采用试验载荷谱开展挠性元件加速疲劳寿命试验,基于试验结果给出作动器的可靠性评估结果。最后,以某型号空间挠性作动器为例,基于挠性元件加速疲劳试验进行可靠性试验验证,得到作动器可靠性评估结果。研究结果表明,该作动器可靠度满足指标要求,评估结果符合工程实际。运用所提出的可靠性验证试验方法,可为空间挠性作动器在轨运行可靠性的定量评估提供有效的技术途径,可为航天器运动机构的可靠性验证提供参考。 展开更多
关键词 作动器 挠性元件 载荷谱 加速疲劳试验 可靠性评估
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银基复合材料真空电接触特性
2
作者 周元子 李利 +2 位作者 朱林林 张可墨 张强 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3152-3158,共7页
为获得卫星太阳电池阵功率滑环的载流摩擦学性能,通过模拟真实工况试验测试采用粉末冶金工艺制备的Ag-Cu-MoS2复合材料的真空磨损率和载流电接触特性。在真空下开展Ag-Cu-MoS2电刷/银铜合金滑环的滑动电接触性能试验,获得电刷−滑环对偶... 为获得卫星太阳电池阵功率滑环的载流摩擦学性能,通过模拟真实工况试验测试采用粉末冶金工艺制备的Ag-Cu-MoS2复合材料的真空磨损率和载流电接触特性。在真空下开展Ag-Cu-MoS2电刷/银铜合金滑环的滑动电接触性能试验,获得电刷−滑环对偶材料在不同行程阶段的磨损率,并对真空磨损率随工作行程的变化规律以及磨损机理进行分析。在真空、高低温环境下开展电刷−滑环传输模拟太阳电池阵功率试验,对温度、工作行程对电接触性能的影响进行分析。研究结果表明:Ag-Cu-MoS2电刷的真空磨损率稳定在10−14 m^3/(N·m)量级,真空高低温下在轨最大工作转速下的电噪声小于1.5 mV/A,完全满足目前中高轨道长寿命卫星的使用需求。 展开更多
关键词 太阳电池阵功率滑环 Ag-Cu-MoS2电刷 真空磨损率 电接触噪声
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基于加载接触分析的航空螺旋锥齿轮油雾润滑性能分析 被引量:4
3
作者 王延忠 孙振宇 +3 位作者 周元子 李国权 郭梅 吕庆军 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期23-27,共5页
航空动力机匣内的润滑油在高速旋转的螺旋锥齿轮带动下,有一部分润滑油将被激荡成油雾状态,螺旋锥齿轮处于复杂的油气二相混合状态下工作。在螺旋锥齿轮加载接触分析基础上,以弹流润滑理论以及二相流体润滑理论作为理论基础,推导油气混... 航空动力机匣内的润滑油在高速旋转的螺旋锥齿轮带动下,有一部分润滑油将被激荡成油雾状态,螺旋锥齿轮处于复杂的油气二相混合状态下工作。在螺旋锥齿轮加载接触分析基础上,以弹流润滑理论以及二相流体润滑理论作为理论基础,推导油气混和状态下润滑油黏度和密度特性方程,通过数值计算方法,研究润滑油不同含气率下螺旋锥齿轮轮齿表面油膜厚度及压力分布。结果表明,含气率控制在一定范围内增加,可以有效增加油膜厚度,减小压力峰值,从而提高螺旋锥齿轮的接触性能和寿命。 展开更多
关键词 螺旋锥齿轮 油雾润滑 含气率 油膜厚度 压力分布
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航空螺旋锥齿轮乏油润滑过程分析 被引量:8
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作者 王延忠 王涛 周元子 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2008年第10期4-7,共4页
以乏油润滑分析为理论基础,研究高速重载航空螺旋锥齿轮在供油量不足时,油膜从开始减小到最终稳定的时间和油膜厚度稳定时的接触区温度。引入乏油程度的概念,作为评价齿轮所处乏油润滑的程度,并据此计算齿轮的润滑时间,以及该时间处的... 以乏油润滑分析为理论基础,研究高速重载航空螺旋锥齿轮在供油量不足时,油膜从开始减小到最终稳定的时间和油膜厚度稳定时的接触区温度。引入乏油程度的概念,作为评价齿轮所处乏油润滑的程度,并据此计算齿轮的润滑时间,以及该时间处的油膜和界面温度。结果表明:随着运转时间的增加,乏油程度不断加大,最后趋于断油状态;在乏油程度不断加大时,界面温度趋势和油膜温度趋势逐渐统一,进而形成相似的温度分布走势,只是界面温度远小于油膜中心温度。 展开更多
关键词 螺旋锥齿轮 退化 乏油程度 油膜 接触区温度
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龙门加工中心主轴系统热态特性分析 被引量:10
5
作者 王延忠 闫涵 +2 位作者 周元子 李秀琴 刘景袆 《机床与液压》 北大核心 2008年第5期16-18,43,共4页
建立了龙门加工中心主轴系统的有限元模型,计算了主轴轴承的发热量以及主轴系统各个表面的对流换热系数,利用ANSYS对其温度场进行有限元分析,并利用ANSYS中的耦合场分析计算出主轴系统的热变形。计算结果表明:主轴系统在一定载荷下以300... 建立了龙门加工中心主轴系统的有限元模型,计算了主轴轴承的发热量以及主轴系统各个表面的对流换热系数,利用ANSYS对其温度场进行有限元分析,并利用ANSYS中的耦合场分析计算出主轴系统的热变形。计算结果表明:主轴系统在一定载荷下以3000r/min的速度运转时,需要2h 45min可达到热平衡状态;最高温升出现在前端轴承安装处,最大热变形达21.7μm。分析结果为主轴系统结构优化设计以及冷却、补偿系统的设计提供了一定依据。 展开更多
关键词 有限元分析 热态特性 温度场 主轴系统
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直线电机驱动的加工中心导轨副动力学特性分析 被引量:2
6
作者 王延忠 周元子 +1 位作者 刘强 刘景袆 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第13期1574-1576,1595,共4页
利用ABAQUS建立了包括床身、直线电机、导轨副、移动平台的有限元模型,使用显式积分方法求解得到模型在启动冲击作用下的的动力学特性,并检验了导轨副的定位精度、平行度等指标,结果表明,导轨副在运动方向上的极低阻尼特性在系统启动时... 利用ABAQUS建立了包括床身、直线电机、导轨副、移动平台的有限元模型,使用显式积分方法求解得到模型在启动冲击作用下的的动力学特性,并检验了导轨副的定位精度、平行度等指标,结果表明,导轨副在运动方向上的极低阻尼特性在系统启动时引入了显著的平行度误差。 展开更多
关键词 直线滚动导轨 显式时间积分 阻尼 平行度误差
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航空弧齿锥齿轮的齿面偏差最小化 被引量:3
7
作者 王延忠 王建甫 +2 位作者 周元子 郭梅 赵兴福 《机床与液压》 北大核心 2008年第6期10-13,105,共5页
由于齿面偏差的存在,实际加工中往往要试切多次才能得到比较理想的齿轮副。针对该问题,建立了齿面方程,并对齿面的旋转投影面进行网格划分,求得了网格节点的三维坐标值和法矢;基于三坐标测量机,获得了真实齿面网格节点的法向偏差;对齿... 由于齿面偏差的存在,实际加工中往往要试切多次才能得到比较理想的齿轮副。针对该问题,建立了齿面方程,并对齿面的旋转投影面进行网格划分,求得了网格节点的三维坐标值和法矢;基于三坐标测量机,获得了真实齿面网格节点的法向偏差;对齿面方程求偏导,得到了齿面偏差与机床调整参数修正量之间的关系方程,即45个超正定线性方程组,并给出了求解方法;最后用实例说明采用上述方法可以使齿面偏差最小,并使得试切次数由10次减少到了3次。 展开更多
关键词 弧齿锥齿轮 三坐标测量机 齿面偏差 机床调整参数修正量 试切次数
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银基纳米自润滑复合材料的润滑膜演变行为 被引量:2
8
作者 张强 张可墨 +2 位作者 周元子 曲强 康潇 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3144-3151,共8页
采用热压烧结法制备具有低摩擦因数和超低磨损率的银基纳米自润滑复合材料,并研究润滑膜的化学组成、微观结构和演变规律。研究结果表明:润滑膜由WS2和MoS2组成,降低滑动速度会增加润滑膜中WS2和MoS2的含量以及润滑膜的厚度。平稳的摩... 采用热压烧结法制备具有低摩擦因数和超低磨损率的银基纳米自润滑复合材料,并研究润滑膜的化学组成、微观结构和演变规律。研究结果表明:润滑膜由WS2和MoS2组成,降低滑动速度会增加润滑膜中WS2和MoS2的含量以及润滑膜的厚度。平稳的摩擦因数曲线归因于润滑膜形成和消耗之间的动态平衡,当润滑膜的厚度超过80 nm时,摩擦因数曲线会比较平稳。在真空摩擦磨损的初始阶段,MoS2颗粒比WS2更容易黏附在磨损表面形成润滑膜,使得该复合材料既可以在初始阶段迅速形成润滑膜,又可以在稳定阶段保持低摩擦因数。因此,银基纳米自润滑复合材料可以作为卫星用的滑动电接触材料。 展开更多
关键词 润滑膜 金属基自润滑复合材料 摩擦学行为 复相固体润滑剂
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基于ABAQUS的龙门五面加工中心动态特性分析 被引量:2
9
作者 王延忠 周元子 +2 位作者 刘强 徐屹 刘景袆 《机床与液压》 北大核心 2008年第2期3-4,40,共3页
针对使用直线电机配合滚柱式导轨驱动的新型龙门五面加工中心,采用有限元方法在提取模型特征模态的基础上进一步做了双主轴切削时的频域激励仿真,得到了结构上的薄弱位置和最大切削误差以及相应的切削频率,为该机床的改进以及后续型号... 针对使用直线电机配合滚柱式导轨驱动的新型龙门五面加工中心,采用有限元方法在提取模型特征模态的基础上进一步做了双主轴切削时的频域激励仿真,得到了结构上的薄弱位置和最大切削误差以及相应的切削频率,为该机床的改进以及后续型号的设计提供了动力学特性上的依据。 展开更多
关键词 龙门五面加工中心 分布耦合 模态提取 切削仿真
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基于深度强化学习的空间机械臂柔顺捕获控制方法研究 被引量:4
10
作者 文闻 周元子 +1 位作者 周晓东 陶东 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2022年第1期1-8,共8页
针对空间机械臂在轨捕获问题,提出了一种基于深度强化学习原理的柔顺捕获控制方法,采用深度确定性策略梯度算法设计了控制器.在仿真环境中使用6自由度机械臂对特定质量、初始速度的目标进行了大量抓捕训练,使得控制器能够根据机械臂状... 针对空间机械臂在轨捕获问题,提出了一种基于深度强化学习原理的柔顺捕获控制方法,采用深度确定性策略梯度算法设计了控制器.在仿真环境中使用6自由度机械臂对特定质量、初始速度的目标进行了大量抓捕训练,使得控制器能够根据机械臂状态输出合适的力矩,促使目标运动速度最终趋近于0并能够有效降低交互过程中的冲击力.同时,对于不同质量和初始速度的目标,该控制器同样具备良好的适应性并可实现柔顺捕获.与传统基于阻抗控制原理的柔顺控制方法相比,该方法能够减小碰撞过程的最大冲击力,实现不依赖模型的柔顺控制,经工程化改进后有望应用于空间智能捕获任务中. 展开更多
关键词 深度强化学习 深度确定性策略梯度 机械臂 柔顺捕获
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满足直升机高生存能力的螺旋锥齿轮制造技术研究 被引量:1
11
作者 王延忠 周元子 +3 位作者 刘强 姚玉海 赵兴福 冯美君 《国防制造技术》 2009年第1期22-27,共6页
通过螺旋锥齿轮润滑过程机理研究,建立了接触区热弹流润滑模型,对齿轮乏油过程和干摩擦过程的润滑状态和胶合温升进行数值计算和有限元分析,分析了机床调整参数对齿面接触区润滑性能的影响规律,给出有利于改善齿面润滑性能的切齿参数修... 通过螺旋锥齿轮润滑过程机理研究,建立了接触区热弹流润滑模型,对齿轮乏油过程和干摩擦过程的润滑状态和胶合温升进行数值计算和有限元分析,分析了机床调整参数对齿面接触区润滑性能的影响规律,给出有利于改善齿面润滑性能的切齿参数修正方法,为实现高生存能力直升机螺旋锥齿轮精密加工建立了理论基础。 展开更多
关键词 螺旋锥齿轮 弹流润滑 乏油润滑 胶合失效 机床调整参数
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弧齿锥齿轮磨齿砂轮修整仿真研究
12
作者 王延忠 穆松林 +2 位作者 周元子 吕庆军 戈红霞 《机械工程师》 2010年第5期48-49,共2页
锥齿轮磨齿工艺可以有效降低齿轮表面粗糙度,修正齿面曲率,矫正接触区域,从而改善啮合传动。磨齿前对砂轮的修形直接决定了磨齿后齿面的形貌。文中研究了弧齿锥齿轮砂轮修形的计算调整方法,建立了修形模型,给出了修形表面的数学方程及... 锥齿轮磨齿工艺可以有效降低齿轮表面粗糙度,修正齿面曲率,矫正接触区域,从而改善啮合传动。磨齿前对砂轮的修形直接决定了磨齿后齿面的形貌。文中研究了弧齿锥齿轮砂轮修形的计算调整方法,建立了修形模型,给出了修形表面的数学方程及计算点处曲率计算公式,对实际磨齿加工中砂轮修形调整具有指导意义。 展开更多
关键词 弧齿锥齿轮 磨齿 砂轮 修形
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航天器超静平台作动器发展及其关键技术综述 被引量:4
13
作者 叶田园 庞贺伟 +2 位作者 周元子 宗红 刘守文 《航天器环境工程》 北大核心 2022年第1期1-10,共10页
星载有效载荷的灵敏度和有关性能指标的提高对航天器控制系统的精度和稳定度提出越来越高的要求。具有隔振、抑振及精确指向功能的航天器超静平台得到广泛关注。超静平台作动器作为实现平台功能的核心执行部件,其质量优劣决定了平台的... 星载有效载荷的灵敏度和有关性能指标的提高对航天器控制系统的精度和稳定度提出越来越高的要求。具有隔振、抑振及精确指向功能的航天器超静平台得到广泛关注。超静平台作动器作为实现平台功能的核心执行部件,其质量优劣决定了平台的性能、可靠性和使用寿命。文章综述国内外不同种类超静平台作动器的性能特点、应用背景及技术发展概况,归纳总结高效率音圈电机技术、长寿命挠性元件技术、地面试验验证技术等关键技术;最后针对未来高精度星载光学载荷的应用需求,探讨了我国在超静平台作动器方面可进一步开展的研究内容。 展开更多
关键词 超静平台 作动器 挠性元件 隔振 综述
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巡天任务复杂工况下超静平台作动器疲劳寿命评估 被引量:1
14
作者 叶田园 庞贺伟 +4 位作者 周元子 宗红 刘守文 唐宇航 郝仁剑 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1378-1388,共11页
为研究超静平台作动器的疲劳寿命特性,以其在轨执行巡天任务时的复杂工况分析为出发点,开展了典型工况下的超静平台物理试验,获取作动器实测载荷数据;采用有限元仿真模型进行疲劳损伤系数计算,根据“累积损伤-临界损伤”干涉模型进行累... 为研究超静平台作动器的疲劳寿命特性,以其在轨执行巡天任务时的复杂工况分析为出发点,开展了典型工况下的超静平台物理试验,获取作动器实测载荷数据;采用有限元仿真模型进行疲劳损伤系数计算,根据“累积损伤-临界损伤”干涉模型进行累积损伤建模,推导了基于损伤系数外推的作动器概率疲劳寿命解析模型;利用最大损伤系数对应工况进行试验载荷谱设计,开展作动器疲劳寿命试验获取疲劳寿命分布,结合模型计算给出超静平台上不同损伤系数对应作动器的疲劳寿命评估结果。结果表明,运用建立的方法及模型,能够结合超静平台巡天任务工况,利用基于载荷谱编制的疲劳寿命试验结果,计算出平台上各作动器可靠度随在轨时间变化规律及概率疲劳寿命,可为超静平台作动器等一类在轨工况及载荷谱复杂、多样的空间运动机构提供一种真实有效的寿命评估技术途径。 展开更多
关键词 巡天任务 超静平台 作动器 载荷谱 疲劳寿命
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空间可重复锁紧装置可靠性评估
15
作者 叶田园 庞贺伟 +3 位作者 周元子 唐宇航 李准 宗红 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期115-121,共7页
为了对空间可重复锁紧装置在轨执行多次锁紧分离动作的任务可靠性进行评估,针对装置在轨受到航天器交会对接冲击和空间环境下性能退化综合作用的特点,建立了考虑冲击与退化相依竞争失效的可靠性评估模型。首先,以空间可重复锁紧装置的... 为了对空间可重复锁紧装置在轨执行多次锁紧分离动作的任务可靠性进行评估,针对装置在轨受到航天器交会对接冲击和空间环境下性能退化综合作用的特点,建立了考虑冲击与退化相依竞争失效的可靠性评估模型。首先,以空间可重复锁紧装置的功能、结构及工作原理为出发点,结合在轨主要故障模式确定可靠性特征量。其次,同时考虑在轨承受极端冲击和累积冲击两种情况,构建冲击作用下的性能退化模型,并针对装置小子样、高可靠、长寿命特点,采用加速退化试验和贝叶斯方法进行模型参数估计。然后,基于冲击与退化过程的相依竞争失效理论,建立装置可靠性评估模型。最后,以某型号空间可重复锁紧装置为例,开展装置在轨冲击承载模拟试验及加速性能退化试验,同时融合相似产品历史试验数据,采用贝叶斯公式进行模型参数估计,得到装置可靠度函数曲线。研究结果表明,装置在轨运行25 a后仍能以0.973的高可靠度运行,评估结果符合工程实际;运用所提出的方法及模型,能够紧扣装置在轨任务工况,结合试验和研制数据综合进行可靠性评估,为在轨任务可靠性分析提供了有效的技术途径,为设计改进和使用策略制定提供了理论依据。 展开更多
关键词 可重复锁紧装置 交会对接 冲击 性能退化 可靠性评估
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Pseudo analytical solution to time periodic stiffness systems
16
作者 王延忠 周元子 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第4期97-102,共6页
An analytical form of state transition matrix for a system of equations with time periodic stiffness is derived in order to solve the free response and also allow for the determination of system stability and bifurcat... An analytical form of state transition matrix for a system of equations with time periodic stiffness is derived in order to solve the free response and also allow for the determination of system stability and bifurcation. A pseudoclosed form complete solution for parametrically excited systems subjected to inhomogeneous generalized forcing is developed, based on the Fourier expansion of periodic matrices and the substitution of matrix exponential terms via Lagrange-Sylvester theorem. A Mathieu type of equation with large amplitude is presented to demonstrate the method of formulating state transition matrix and Floquet multipliers. A two-degree-of-freedom system with irregular time periodic stiffness characterized by spiral bevel gear mesh vibration is presented to find forced response in stability and instability. The obtained results are presented and discussed. 展开更多
关键词 parametric excitation time periodic stiffness STABILITY RESPONSE
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弹流润滑螺旋锥齿轮热摩擦行为分析 被引量:11
17
作者 王延忠 周元子 +2 位作者 陈聪慧 郭梅 赵兴福 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2382-2387,共6页
针对直升机主减速器中的高速重载螺旋锥齿轮,建立了点接触热弹流润滑分析数学模型,包括Reynolds方程、能量方程和膜厚方程等,采用数值方法求解弹流润滑状态下的齿面摩擦因数.模型中考虑了润滑油黏度和密度随压力、温度的变化,并通过轮... 针对直升机主减速器中的高速重载螺旋锥齿轮,建立了点接触热弹流润滑分析数学模型,包括Reynolds方程、能量方程和膜厚方程等,采用数值方法求解弹流润滑状态下的齿面摩擦因数.模型中考虑了润滑油黏度和密度随压力、温度的变化,并通过轮齿承载接触分析(LTCA)获得齿面真实载荷和卷吸速度、相对滑动速度等运动学变量.基于真实齿面点建立了螺旋锥齿轮单齿模型,考虑滑动摩擦生热和不同表面上的热边界条件,通过有限元稳态热分析和瞬态热分析得到了轮齿本体温度场和接触点瞬时闪温,并与现有文献和算例齿轮台架试验结果进行对比. 展开更多
关键词 螺旋锥齿轮 弹流润滑 摩擦因数 有限元热分析 本体温度 闪温
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螺旋锥齿轮啮合刚度及参数振动稳定性研究 被引量:12
18
作者 王延忠 周元子 +1 位作者 李国权 郭梅 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1664-1669,共6页
准确计算时变啮合刚度是齿轮系统动力学研究的基础.针对航空高速重载螺旋锥齿轮,基于轮齿接触分析(TCA)和轮齿加载接触分析(LTCA)通过计算瞬时接触点的轮齿变形柔度建立了时变啮合刚度数值模型;将齿轮时变啮合刚度在一个啮合周期内视为... 准确计算时变啮合刚度是齿轮系统动力学研究的基础.针对航空高速重载螺旋锥齿轮,基于轮齿接触分析(TCA)和轮齿加载接触分析(LTCA)通过计算瞬时接触点的轮齿变形柔度建立了时变啮合刚度数值模型;将齿轮时变啮合刚度在一个啮合周期内视为逐段线性,基于Floquet理论推导了含时变刚度参数振动系统的状态转换矩阵解析式;通过修正小轮机床调整参数设计三种接触情况,分析了算例齿轮在相同载荷工况下的接触轨迹、传动误差、重合度和时变啮合刚度;采用二自由度齿轮系统动力学模型考察工作转速范围内的周期运动不稳定区间,分析了时变啮合刚度对螺旋锥齿轮系统参数振动稳定性的影响. 展开更多
关键词 螺旋锥齿轮 参数振动 加载接触分析 时变啮合刚度 FLOQUET理论 稳定性
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