单级齿轮非线性系统吸引子的数值特性研究

为了定量地判断吸引子的特性,在建立间隙函数呈分段线性时单级齿轮系统的量纲一化的动力学方程的基础上,考虑到系统在传统意义下的Jacobi矩阵并不是处处存在的,故直接从Lyapunov指数(LE)的定义出发,给出了计算系统最大Lyapunov指数的方法;基于稳态数值响应阐明了计算系统吸引子关联分维数的方法;通过与系统相图及Poincare截面图进行比较,验证了计算Lyapunov指数及关联维数的方法的正确性;在此基础上,分别对阻尼比、齿轮综合误差以及齿侧间隙等参数对系统动力学特性的影响进行了分析,分别计算了单独改变系统阻尼比、齿轮综合误差和齿侧间隙时,系统振动的分岔图、最大Lyapunov指数图以及系统的关联维数,得到了系统振动特性随这些参数变化时的变化规律。

单级齿轮系统的拍击振动模型

在考虑不平衡质量、主动轴转速波动和齿轮副齿侧间隙的情况下,建立了单级齿轮传动系统的拍击振动模型,模型具有3自由度,1个旋转和2个沿啮合线方向的平移。推导出了相邻两次碰撞之间的映射关系式。根据计算结果,系统的拍击振动周期与激励周期有关;在某一转速下,拍击周期等于激励周期,而在另一转速下,拍击周期是激励周期的两倍。系统处于拍击状态时,齿面碰撞和齿轮正常啮合交替出现。

基于OGY的含间隙单级齿轮系统混沌运动控制

针对含齿侧间隙和轴承支承间隙的单级齿轮系统在部分参数区域内的混沌运动,用改进的OGY混沌控制原理实现了混沌吸引子内部不稳定周期轨道的稳定化。通过有限差分法替代非光滑点Jacobi矩阵实现光滑系统的OGY控制向非光滑多维系统转变,用伪不动点法(PNF)搜索混沌区域内不稳定周期伪不动点,根据动力学方程和变分形式,求解改进OGY算法中的Jacobi矩阵和敏感度列向量,结合Poincaré映射截面解析了混沌吸引子向多周期轨道转迁时的轨道间隔及迁移特性。仿真结果表明改进后的OGY控制法对高维非光滑齿轮系统混沌控制同样有效;多周期轨道持续控制时随目标周期轨道增加控制难度增大,所需参数摄动量相应增加。

双参变量下单级齿轮传动系统分岔/冲击特性分析

为分析多参数耦合对非线性齿轮系统分岔/冲击特性的影响,在时变刚度幅值系数与量纲一转速的双参平面内,采用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)法和延续算法获得单级齿轮传动系统的分岔/冲击图,确定了周期、拟周期、混沌运动与啮合冲击类型的区域,找出了擦切、倍化、激变、幅值跳跃、Hopf等分岔行为及其分岔的转迁规律,用Rung-Kutta数值法仿真的三维/二维分岔图、Poincaré映射图和相图验证了其方法的有效性。在双参平面内找出了参数耦合匹配的单周期无冲击稳定运动区域,为齿轮系统结构设计优化提供了一定的数据参考。

单级齿轮系统的周期运动及其稳定性

对间隙单级齿轮转子非线性传动系统的周期轨道及其稳定性进行研究。采用有限差分法近似代替非光滑系统的Jacobi矩阵,避免了CPNF法在求解非线性动力学时要求系统必须光滑的缺陷。改进后的CPNF法对算例的计算结果与数值积分结果比较验证了其有效性。在给定参数下采用改进后的CPNF法研究单级齿轮系统的共存的周期运动,并判断各周期的稳定性。通过延续追踪判断了不同转速下系统周期轨道的稳定性,并研究了单级齿轮传动系统随量纲一频率变化的分岔特性。结果发现,单级齿轮非线性系统在某些参数组合下多个稳定和不稳定周期轨道共存,频率变化使单级齿轮系统通过倍周期分岔的形式最终通向混沌运动。

双参变量下单级齿轮系统动态特性界域结构分析

为了研究含间隙齿轮系统幅值跳跃与齿面冲击的关联关系,用谐波平衡法建立了单级齿轮系统动力学方程组,用Broyden秩2拟牛顿法和拟弧长延续算法求解获得了系统幅频特性的参数界域结构。分析齿侧间隙、静态综合误差、时变啮合刚度、阻尼和频率等参数界域结构中的多值解/齿面冲击特性,探索了参数对系统幅值跳跃、多值解和啮合冲击特性的影响。结果表明,系统的幅值跳跃响应出现在共振频率附近,受齿侧间隙的影响在无间隙的轴承支承处也出现了非线性跳跃;当间隙b>1.55时,间隙对系统多值解/齿面冲击特性不敏感;系统的多值解/齿面冲击特性随时变啮合刚度和静态综合误差的增加而加剧;阻尼能有效抑制系统幅值跳跃和齿面冲击特性,当阻尼ξ>0.3时系统表现出线性特征。

单级齿轮箱的振动监测

从裂纹齿局部刚度变弱的情况出发,研究裂纹故障对齿轮啮合振动的影响。分析了裂纹故障引起的相位调制信息的分布规律及传递特性,并分别研究了单齿裂纹故障的相位诊断。通过在单级齿轮箱上进行的裂纹齿轮故障诊断实验研究得知,裂纹齿局部刚度变弱,反映出相位周期性跃变的方向和测点与故障点在传动系统中的相对位置有关,以识别局部故障所在位置。

单级直齿齿轮传动多目标模糊优化控制

单级直齿齿轮与一般齿轮不同,其齿轮的啮合面积较小,在啮合过程中容易产生冲击和摩擦,其控制过程为多目标优化问题,单纯以准确性为约束条件的传统方法,降低了齿轮传动效率,提出单级直齿齿轮传动控制多目标模糊优化控制方法。在分析单级直齿齿轮传动问题的基础上,以齿轮强度、优化传动效率、优化动态性能为多目标,设置各个目标函数的取值范围,构建齿轮传动控制的多目标模糊优化函数。通过遗传算法中的交叉算法和模拟退火算法根据设定的多目标函数进行迭代求解,得到齿轮传动控制的最优参数,由此实现单级直齿齿轮传动控制优化。经实验验证:经过所提方法的优化后,齿轮内传动过程中的啮合错位情况明显降低,且其接触疲劳强度明显提升,该方法具有良好的优化效果。

减少重型卡车单级与双级齿轮摩擦的效果分析

为进一步提升重卡变速箱齿轮的润滑效果,基于CFD构建了数值模拟仿真模型,并完成了齿轮及润滑油的参数设置。仿真分析了齿轮转速和齿轮箱体倾角对齿轮润滑效果的影响,指导变速器的应用和设计。分别对比了单级齿轮和双级齿轮的传动特性,为今后变速器齿轮结构的改进提供支撑。

双参平面内单级直齿圆柱齿轮系统动力特性综合分析

为揭示非线性直齿圆柱齿轮系统分岔、啮合冲击、脱啮和动载系数间的耦合关系,在时变啮合刚度幅值系数与无量纲频率参数平面内用PNF法和延续算法对单级齿轮系统的动力学模型求解获其周期/冲击、脱啮占空比、齿背啮合比、动载系数伪彩图。研究表明:幅值系数和频率是影响分岔、冲击、脱啮、动载系数的主要因素,随幅值系数递增系统经倍化、Hopf、激变、擦切、鞍结分岔方式由周期运动通向混沌,并导致啮合冲击、脱啮占空比和动载系数增大;混沌、拟周期运动和啮合冲击现象出现在共振频率附近,其脱啮、动载系数在该处出现极值。双参平面内综合动力特性转迁规律为齿轮结构设计参数优化提供理论参考。

基于Matlab的单级圆柱齿轮减速器优化设计

介绍了在Visual Basic中调用Matlab优化工具箱中的函数,进行单级圆柱齿轮减速器优化设计的方法。通过具体算例,表明该方法简单有效,编程量小,并较好地达到了优化目的,能够应用到工程实际中去。

间隙-频率参数平面内单级直齿轮系统动力特性综合分析

为揭示含间隙的齿轮系统分岔、啮合冲击、脱啮和动载系数间的耦合关系,在间隙与频率参数平面内以单级齿轮系统的动力学模型为研究对象,用CPNF法求解其周期/冲击、脱啮占空比、齿背啮合比、动载系数伪彩图。研究表明:间隙和频率耦合下系统表现出复杂的综合动力特性,随频率和间隙变化系统经倍化、Hopf、激变、擦切、鞍结分岔由周期运动通向混沌;分岔和啮合冲击突变导致脱啮占空比、齿背啮合比、动载系数阶跃性增大;在系统共振频率和小间隙范围内因混沌、拟周期运动和双边冲击的影响其脱啮、齿背接触、动载系数达到极值。

基于Matlab的单级圆柱齿轮减速器优化设计

介绍了在visualBasic中调用Matlab优化工具箱中的函数,进行单级圆柱齿轮减速器优化设计的方法。通过具体算例,表明该方法简单有效,编程量小,并较好地达到了优化目的,能够应用到工程实际中去。

单级斜齿圆柱齿轮减速器的可靠性优化设计

以单级斜齿圆柱齿轮减速器轮齿强度可靠度为约束条件,以减速器体积为优化目标函数,建立可靠性优化设计数学模型,并用MATLAB优化工具箱求出最优解。

单级圆柱齿轮减速器的优化设计

减速器是各类机械设备中广泛应用的传动装置。传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案,虽然也能获得满足给定条件的设计方案,但一般不是最佳的。论文通过设计变量的选取、目标函数和约束条件的确定,建立了单级圆柱齿轮减速器的优化设计的数学模型,最后借助MATLAB的优化工具箱进行了优化计算,给出了优化设计程序,得到了优化参数。通过对结果进行比较,该方案的设计减速器的体积比原来的设计方案下降了25%。

单级直齿圆柱齿轮减速器的可靠性优化设计

这里运用可靠性设计理论和最优化设计技术,提出了单级直齿圆柱齿轮减速器的可靠性优化设计方法,建立了以减速器体积为目标函数的可靠性优化设计数学模型,并给出了优化方法和程序框图。

基于LINGO10的单级圆柱齿轮减速器优化设计

将优化建模软件LINGO10应用于单级圆柱齿轮减速器的优化设计,在对单级圆柱齿轮减速器进行分析的基础上,以体积最小为目标建立结构优化设计的数学模型,并采用LINGO10进行求解。优化结果表明,利用LINGO10求解优化问题,能获得比MATLAB更好的优化结果,算法简单可靠,非常实用。

单级圆柱齿轮减速器的优化设计

单级斜齿圆柱齿轮减速器单目标优化问题数学模型建立在以体积为最小的基础上,以优化模数、齿数、齿宽、支承宽、支承轴直径为主要目标,用内点惩罚函数法进行寻优,得到最优解。通过对具体实例进行分析,我们得出结论:该方法经济可靠,是一种具有工程实用价值的设计方法。

单级直齿圆柱齿轮减速器可靠性优化设计

建立了单级直齿圆柱齿轮减速器可靠性优化设计数学模型,并采用非线性混合离散复合形的优化方法,进行了可靠性优化设计计算,取得了满足可靠性要求的优化结果。

单级直齿圆柱齿轮减速器轴系部件的优化设计

本文对单级直齿圆柱齿轮减速器轴系部件的体积为目标进行优化设计,与传统设计方法相比较,其体积减少了35.51%。