单自由度齿轮传动系统安全盆侵蚀与分岔

齿轮啮合过程中的振动幅值超过一定限度,会造成系统稳定性的破坏,影响其安全特性。为研究齿轮传动系统的安全特性,以单自由度直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,数值计算了随着综合传递误差波动系数和时变刚度波动幅值增大时系统在考察区域内的安全盆,分析了系统的安全盆侵蚀与分岔过程。结合系统相图、Poincaré映射图分析了系统在考察区域内的运动转迁过程,并计算了系统的最大Lyapunov指数图(TLE)及分岔点的Floquet乘子;借助多初值分岔图进一步分析了系统安全盆侵蚀与分岔现象及演变规律。结果表明:一定范围内随着参数的增大,系统不同运动的吸引域演变导致安全盆的侵蚀,系统的安全性逐渐变差;在考察区域内,系统运动分岔和周期跳跃引起安全盆的分岔;周期跳跃使原运动部分初值的安全盆产生新的安全盆,另一部分初值的安全盆保持不变,而倍化分岔和鞍结分岔则使原安全盆全部分岔为新的安全盆。研究结果可为直齿圆柱齿轮系统的参数设计和选择提供指导,为保证齿轮传动系统的安全服役提供理论依据。

齿根安全条件下多状态啮合齿轮传动系统安全-吸引盆侵蚀与分岔

轮齿折断是齿轮主要失效形式之一。以包含单双齿交替啮合、轮齿脱啮和齿背接触等的多状态啮合直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,计算齿根危险截面上的弯曲应力,以齿根许用弯曲应力为边界条件,建立防止轮齿折断的齿根安全条件。基于胞映射方法,用四阶Runge-Kutta法数值计算考察区域内随负载和齿侧间隙变化时系统的吸引盆及其演变过程。判断齿根安全条件下吸引盆中不同运动类型吸引域的安全特性得到系统的安全-吸引盆。借助吸引子、多初值分岔图和最大Lyapunov指数图(TLE)分析安全-吸引盆的侵蚀与分岔机理。研究发现:吸引盆中不同运动类型吸引域在齿根安全条件下的安全特性不同;吸引子的出现和消失直接导致安全-吸引盆的分岔;多初值分岔图中出现周期跳跃和分岔是引发安全-吸引盆分岔的主要原因。研究结果可为直齿轮传动系统安全运行提供参考。

非线性Zener模型的求解及多态共存机理研究

非线性Zener模型可准确反映中低频范围内橡胶隔振系统的力学特性,受系统准对称特性和迟滞特性的影响,系统会存在分岔、混沌、多态共存等复杂非线性动力学行为。采用复数变量法和谐波平衡法求解了系统的瞬态响应与稳态响应,并分别与数值结果及UM软件仿真结果进行对比,研究了系统在叉式分岔、鞍结分岔、倍周期分岔和边界激变诱导下多态共存的形成机理及周期运动转迁规律。结果表明:系统在主共振区附近鞍结分岔的诱导下形成一对自对称周期运动的共存;在叉式分岔诱导下产生一对反对称周期运动的共存;在叉式分岔后鞍结分岔的诱导下系统产生两对反对称周期运动的共存;系统叉式分岔与逆叉式分岔构造出“P(D)^(n) P′多态域”,在“P(D)^(n) P′多态域”中,系统有一对反对称周期倍化序列的共存及一对反对称混沌运动的共存。

直齿轮副齿面接触安全条件及安全盆

为研究齿面接触疲劳对齿轮副安全特性的影响,考虑直齿轮副含单/双齿啮合、脱啮和齿背接触等啮合状态,根据Hertz接触理论建立其齿面接触强度的安全条件。基于胞映射理论,计算考察域内吸引域随参数变化的演变过程。判断共存吸引子在所建安全条件下的安全特性,分析系统安全盆的演变规律,研究安全盆的侵蚀与分岔机理。结果表明:考察域内的共存吸引子在齿面接触安全条件下的安全特性不同;吸引子的出现或消失是安全盆分岔的主要原因;多初值分岔图中的跳跃和分岔导致安全盆分岔。该结果可为齿轮系统的参数选择和故障预测提供参考。