多平行轴齿轮传动转子系统临界转速的计算

采用固定界面模态综合法对多平行轴齿轮传动转子系统临界转速的计算进行了分析,并应用MATLAB对分析过程进行了编程,结果表明使用MATLAB程序提高了计算效率。最后以某具体多平行轴齿轮传动转子系统—发电机设备为例,求出了系统前四阶临界转速,讨论了系统主要结构参数对临界转速的影响。

传动比和功率对齿轮耦合的二平行转子──轴承系统的稳定性的影响

传动比和功率是平行转子—轴承系统中主要的性能参数之一，也是影响系统运动稳定性的主要因素。通过数值分析，找到了它们对系统稳定性的影响规律，发现了该系统失稳时不同于一般转子—轴承系统的一些现象。

机电复合传动高线速转子-行星齿轮系统耦合振动特性

机电复合传动系统作为未来传动形式的主要发展方向,有着传递功率大,运转速度高等特点。在运行过程中转子自身由于高转速所带来的振动会与行星齿轮啮合时产生的振动相互影响,从而形成转子-行星齿轮系统耦合振动过程。建立了机电复合传动转子-行星齿轮系统耦合振动动力学模型,分析了不同转速下转子-行星齿轮系统振动特性,开展了转子-行星齿轮系统模态分析并将模态分析结果与振动特性进行了对比,通过研究转子-行星齿轮系统的振动特性,揭示了系统振动随转速升高而增大,在经过一定转速区间时振动会维持在一定水平内,随着转速继续升高,系统振动又将逐渐增大。通过研究得到了齿轮系统与驱动电机转子耦合作用下的振动特性,为机电复合传动系统高速化设计提供了理论依据。

斜齿轮–平行轴转子系统模态耦合特性分析

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差、齿轮几何偏心的影响建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型,并考虑转子系统的影响,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型,其中转子系统采用梁单元来模拟,齿轮之间的耦合作用通过啮合刚度矩阵和阻尼矩阵来模拟。通过修改啮合刚度矩阵研究了无耦合、单轴弯扭轴摆耦合、轴系弯弯耦合、轴系扭扭耦合、轴系弯扭耦合、轴系弯扭轴摆耦合的系统模态变化规律,采用模态应变能确定了系统各阶主导模态,研究结果可为齿轮及转子系统设计提供参考。

平行轴齿轮传动系统的紧凑布置设计

平行轴齿轮传动系统的占用空间主要取决于轴横截面上的占用面积 ,减小轴横截面占用面积是其紧凑布置设计的重要组成部分 ,而其中的关键是如何实现啮合齿轮系凸包面积的计算方法。研究了啮合齿轮系凸包面积的计算模型 ,配合啮合和干涉约束的定义 ,给出了优化模型和算法实现。结果表明可以有效地缩小传动系统的占用空间 。

齿轮转子-轴承传动系统的周期运动稳定性与分岔

建立了一个单级齿轮转子-轴承传动系统动力学模型,获得系统受到外部谐波激励时系统的周期响应,推导出系统n-1周期运动的四维Poincaré映射。利用Poincaré映射方法和数值仿真,对系统的稳定性与分岔进行分析,分析了系统n-1周期运动的Hopf分岔、周期倍化分岔及强共振情况下的亚谐分岔。研究了当分岔参数变化时碰撞振动系统由概周期碰撞运动向混沌运动的演化过程。通过对齿轮转子-轴承传动系统分岔与稳定性的研究,为工业实际中齿轮传动系统的优化设计提供了理论依据。

平行轴变传动比齿轮数字设计方法

为解决平行轴变传动比齿轮副关键零件变传动比齿轮的设计问题,提出一种全新的数字设计方法。该方法综合考虑齿轮副中定传动比齿轮的变位、基圆与齿根圆的位置关系,以及齿轮副的啮合遍历、顶隙等设计因素,将定传动比齿轮看作由无数个垂直于其轴线的无限接近的平面截切其实体后得到的截平面的集合,每一个截平面称为一个齿轮元;假设过变传动比齿条齿坯顶面上任一点有一条平行于齿轮副基圆圆心连线的随动直线,传动时该直线与对应齿轮元集产生一系列交点,此点处的齿廓高度值即为交点高度值中的最小值。建立了求解变传动比齿轮齿廓点高度值的数学模型,开发了齿廓点云的求解算法,得到了变传动比齿轮齿廓点云。通过对试制的样件进行传动误差及传动稳定性的相关测试验证了该方法的有效性。

柔性齿轮-柔性转子-滑动轴承系统动特性分析

为分析柔性齿轮对齿轮传动系统动特性的影响,建立考虑时变啮合刚度、非线性摩擦力的柔性齿轮-柔性转子-滑动轴承的柔性多体动力学模型。研究表明:相对于刚性体模型,考虑柔性齿轮和柔性转子的齿轮系统模型更加适合大变形的轻薄化齿轮系统动特性研究;柔性齿轮系统启动阶段存在明显的亚异步振动及齿轮轴向振动幅值的获取;高速重载有利于齿轮系统稳态工况的平稳运转及维持,但会引起齿轮轴向辐射噪声的增加;相对加减速、停机工况,启动工况下的轴向辐射噪声和动态啮合力波动最大。研究结果对齿轮轻薄化设计和认识齿轮传动系统的全工况动特性等研究具有积极意义。

五平行轴压缩机齿轮系统非线性动力学特性研究

齿轮啮合式多平行轴高端压缩机在现代能源装备中十分重要,具有效率高,造价低,结构紧凑优点,其重要特征是多个转子通过齿轮啮合而成,使得整个转子系统的动力学特性十分复杂,这也造成了齿轮非线性啮合特性会对机组工作性能产生明显的影响。以某五轴压缩机的齿轮系统为研究对象,建立考虑齿轮时变刚度,齿侧间隙以及齿轮啮合误差的系统动力学模型,并对建立的系统的模型进行了无量纲处理。利用数值分析方法计算分析了不同啮合频率以及不同负载作用下齿轮系统的响应特性及其复杂动力学行为。计算结果表明,由于轮齿间的啮合与冲击作用,齿轮系统会随着啮合频率的变化出现明显的非线性现象;通过控制负载可以减小齿轮的冲击现象,进而保证齿轮系统工作在特定的振动状态。

齿轮传动转子系统动力学特性的动态子结构法

以某齿轮传动转子系统为研究对象,采用动态子结构法对其进行了动力学建模,对系统划分后的各子结构应用有限元法分别进行动力学分析。数值分析结果表明,耦合转子系统的临界转速包括与单转子非常接近的临界转速和耦合形成的新临界转速,而模态除了单转子模态和以某一单转子为主的耦合模态外,还派生出新的耦合模态。算例结果还说明动态子结构法和有限元法相结合提高了计算效率,计算结果精度也较高,尤其适用于复杂结构的前几阶振动模态分析。

平行轴齿轮传动系统布局设计的膨胀方法分析

膨胀布局方法实质上是一种通过构造布局物体的膨胀和排斥而自适应地求解物体布局位置的一种计算方法。使用这种计算方法可以很好地表达受约束的复杂啮合和多层复杂的结构,适用于平行轴齿轮传动系统布局的模型求解。

基于UG的平行轴系传动精度优化设计系统

以平行轴间的齿轮传动为例,分析影响齿轮传动精度的各种因素,利用UG二次开发出一套参数化齿轮传动精度设计系统。输入齿轮传动系统的主要参数后,系统能自动给出一对齿轮啮合转动时的干涉量、干涉体在空间的位置分布信息以及啮合齿面间任意位置的间隙量,并可根据干涉量的大小调整有关的设计参数,优化设计。

多轴特种车辆传动系统机械摩擦阻力损失与传动效率研究综述

在多轴特种车辆重载化和机动化的发展过程中,动力传动性能是其快速机动作战能力的保证,也是战时生存能力的一种体现。传动系统的内部阻力损失会使动力传输效率下降从而直接影响动力性能,其中机械摩擦阻力损失是传动系统主要损失。该文章围绕传动系统机械摩擦阻力损失特性与传动效率研究方法,首先分析了多轴特种车辆传动系统的结构特殊性,表明了传动效率对传动系统性能的重要性;其次通过分析齿轮啮合功率损失、轴承摩擦功率损失、油封功率损失和传动轴功率损失4种主要类型机械摩擦阻力损失的形成机理、主要影响因素,表明了传动效率与部件结构参数、运行条件之间的关系,为传动系统性能表征提供了分析依据;然后从理论数值研究、仿真研究和试验论证研究3个方面综述传动系统效率的研究核心与难点,为实现对车辆传动部件的优化设计与状态监测、传动系统的优化匹配与性能评估提供指导思路;最后阐述了对当前传动效率特性研究深度的展望,认为多因素的耦合分析、不确定性分析,功率损失的动态特性分析,以及基于车辆行驶工况的综合传动效率分析更具有工程应用价值。

刚度阵奇异的多平行轴转子系统振动的求解

分析了具有斜齿轮传动的多平行轴转子系统，采用集中参数模型，用传递矩阵法建立了系统弯扭耦合振动方程，系统振动方程的刚度阵、阻尼阵为大型稀疏、不对称阵，由于刚度为奇异阵，使方程的求解更加困难。本文用两种方法求解了系统的振动方程。

平行轴齿轮传动中心距误差的概率分析及其应用

本文对平行轴齿轮传动的中心距变化量进行了定量分析，建立了安装齿轮轴的箱体轴承孔位置度与中心距变化量之间关系的数学模型，并从概率理论出发，提出了轴承孔位置度公差设计的概率计算方法。

多级齿轮传动转子系统的模态缩减与振动特性分析

提出了一种适用于多级齿轮传动转子系统的模态缩减法,以某透平驱动水泵系统为研究对象,采用有限元法建立了系统的动力学模型,并利用模态缩减法减少了系统自由度。在此基础上研究了系统的固有特性、不平衡量与静态传递误差引起的稳态响应、启动状态下的瞬态响应以及稳定运转下突加不平衡时的瞬态响应。结果表明,在计算系统的固有频率和稳态响应时,缩减后的模型相比于原模型依然具有较高的精度。静态传递误差激励在低转速范围内即可激发系统的高阶模态,为保证计算精度,在计算静态传递误差激励引起的响应时应保留一定数量的自由度。在计算瞬态响应时,缩减后的自由度模型相比完整模型节省计算时间超过90%,且偏差很小。综上所述,提出的模态缩减法在保证计算准确性的同时大大缩减了计算时间,为多级齿轮传动转子系统动力学特性的准确预测和分析提供了高效可靠的方法。

复合故障状态下行星齿轮-转子耦合系统振动响应特性研究

目前,国内外学者对齿轮-转子耦合系统的动力学特性进行了研究,但是上述研究均没有考虑行星齿轮-转子复合故障状态。为此,以单级行星齿轮箱为例,通过构建含转子偏心和齿根裂纹故障的行星齿轮-转子耦合系统动力学模型,对复合故障状态下的行星齿轮-转子耦合系统振动响应特性进行了仿真分析和实验研究。首先,采用了集中参数法和Timoshenko梁理论,考虑了时变啮合刚度、支撑刚度、阻尼、陀螺效应、传动轴柔性等因素,建立了含转轴偏心-齿根裂纹复合故障的行星齿轮-转子耦合系统动力学模型;然后,采用了时间历程、频谱、轴心轨迹及相轨迹等方法,并根据其数值分析了不同故障对系统动态特性的影响,研究了偏心状态下裂纹扩展对系统振动响应特性的影响;最后,采用不同裂纹故障测试实验,验证了模型的准确性。研究结果表明:转轴偏心对啮合振动的影响显著,在行星轮系故障特性的分析中不可忽视;偏心-裂纹耦合影响下,系统振动响应由不平衡振动、正常啮合振动、故障冲击振动多源耦合而成,频谱中出现了转频f_( r)、啮合谐波kf _(m)以及复杂边带成分kf _(m)±f _(r)、kf _(m)±f _(r)±nf _(sc),并且随着裂纹程度的加大,调制现象更加明显。该研究结果可以为行星齿轮-转子系统复合故障诊断提供一定的理论依据。

带有星型齿轮传动结构的转子系统不平衡耦合振动分析

齿轮传动风扇发动机(GTF)的低压转子系统由于带有星型齿轮传动结构,使得其具有有别于传统发动机的动力学特性,因此由于这种齿轮柔性转子耦合系统而产生的振动问题更为复杂.本文基于该低压转子的结构特点,建立了具有星型齿轮传动结构的三支点转子系统有限元模型,通过对高速转子轮盘施加偏心质量,研究不平衡矢量激励下转子系统的耦合振动特性,并进行了相关试验分析.结果表明:在双盘不平衡激励下,由于不平衡之间耦合效应,转子系统各轴段均存在振动减弱的情况.并且与中心齿轮相比,环形齿圈与游星齿轮之间的啮合力更大,且受不平衡初始相位的影响更显著.此外,当相位差为180°时,不平衡对转子系统的危害较大.

扭力轴对船用齿轮传动系统固有频率影响研究

齿轮传动系统是舰船减速器中的关键部件,其动态特性直接影响着减速器的工作性能。在齿轮传动系统中扭力轴为常用联接部件,其扭转刚度将对传动系统动态特性产生影响。本文以某船用减速器齿轮传动系统为研究对象,在给定运行工况下,当扭力轴直径分别为50 mm,60 mm,70 mm和80 mm时,对系统进行模态分析,研究不同运行工况和扭力轴直径对齿轮传动系统固有频率的影响。研究结果表明,只考虑转频激励时,扭力轴直径为70 mm和80 mm可有效防止系统产生共振现象,即齿轮传动系统的固有频率随着扭力轴直径的增加而增加,而工况变化对固有频率的影响很小。

平行轴内啮合渐开线变厚齿轮的设计与计算

为满足精密机器人及伺服传动等的广泛需求 ,给出了内啮合变厚齿轮的几何尺寸设计与计算公式。