考虑齿廓修形的行星齿轮传动系统动力学特性研究

基于对行星齿轮传动系统高传动效率和低噪音等要求,以行星齿轮传动系统为研究对象,采用集中参数法建立了考虑偏心误差和安装误差的斜齿行星齿轮传动系统的弯⁃扭⁃轴耦合动力学模型,利用四阶Runge⁃Kutta法求解动力学方程得到行星齿轮的动态啮合力、动态传动误差和动载系数等动态特性,并以此为评价指标展开行星齿轮的修形研究。建立了齿廓修形后的齿面方程和考虑齿面修形的动力学方程,研究不同修形量的行星齿轮传动系统动态特性变化。研究结果表明,随着修形量的增大,行星齿轮的动态啮合力、动态传动误差和动载系数都有不同程度的降低,降到最低值后又开始增大,最终确定齿轮的合理修形量。经过整机性能测试发现合理修形下的行星减速器振动噪声降低、传动性能提升,为行星齿轮传动系统的减振降噪、传动效率提升设计提供了理论支撑。

基于蚁群算法的立式行星齿轮传动装置并行装配序列规划研究

装配体中零部件的增加导致装配流程与工艺趋向于复杂化,装配序列的规划需要更加严谨,计算机辅助装配序列规划成为虚拟装配的重要方向。以复杂立式人字齿行星齿轮传动装置为例,通过子装配体和聚族零固件的识别,采用装配连接无向关系图确定装配连接关系,将装配关联矩阵转化成数学信息,采用蚁群算法进行了装配路线规划。结果表明,立式行星齿轮传动装置的装配时间减少了约20%,人力资源节省1/3。

行星齿轮传动均载系数影响分析及其控制方法研究

在行星齿轮传动中多行星轮的均载系数是非常重要的关键参数。通过建立Romax柔性系统模型,分析系统的相关制造、安装误差和构件的变形等影响因素,提出该系统均载系数的综合控制技术要求,并进行产品研制和测试。通过仿真分析验证均载系数综合控制技术的可行性,并将该技术应用于产品批量生产。

NGW型行星齿轮传动系统的齿形优化设计

以某NGW型单级行星齿轮传动系统为研究对象,采用KISSsoft齿轮分析软件进行模型的参数化设计和齿形优化设计,并对修形前后的啮合性能(传动误差、传动加速度、功率损失)进行分析对比。结果表明,修形后齿轮强度得到了提高,传动更加稳定,振动噪声现象得到改善。

考虑信号传递路径的行星齿轮传动太阳轮裂纹故障响应分析

为研究振动信号传递路径对行星齿轮传动系统太阳轮裂纹故障响应的影响,采用有限元法建立齿圈结构动力学分析模型,对比分析了考虑与未考虑传递路径的齿圈振动响应,验证了模型中传递路径的时变效应以及模型的有效性。开展了太阳轮裂纹故障试验,采用快速谱峭度法(Fast Spectral Kurtosis,FSK)对实验信号进行降噪以及故障特征提取,验证了太阳轮裂纹故障仿真结果的准确性。结果表明:仅考虑与太阳轮故障齿啮合的行星轮的传递信号时,故障信号在路径中的传递随距离增加呈现不断衰减趋势;当考虑所有行星轮的传递信号时,故障信号出现调制现象,随传递距离增加呈现衰减或增加趋势。

NGW型行星齿轮传动系统修形优化研究

以多目标综合优化为目的,从减小齿轮传动误差、降低齿面赫兹接触应力和齿根区域弯曲应力3个方面要求出发,对某NGW型行星齿轮传动系统进行修形优化设计。结合ISO 21771设计标准,利用KISSsoft软件对齿轮系统中的行星轮进行螺旋线修形,修形后行星齿轮系统振动噪声减小,传动更加平稳可靠,齿轮齿面和齿根受力状况均得到很大改善,避免了齿面点蚀、齿面胶合和齿根断裂的发生,解决了传统的单一目标人工优化修形效果差的问题,提高了齿轮传动的效率,延长了齿轮工作寿命。

行星齿轮传动系统的参数化设计与仿真

行星齿轮传动系统的参数化设计包含外齿轮、内齿轮两种不同的齿轮类型,虚拟装配模型包含多对内啮合和多对外啮合配合关系。为提高行星齿轮传动系统的设计质量和设计效率,使用Creo软件的参数化设计功能,建立外齿轮、内齿轮的参数化模型,进而完成行星齿轮传动系统的装配模型。最后通过对装配模型进行运动学仿真,验证设计的准确性和可靠性。

啮合误差对双排并联行星齿轮传动系统静力学均载特性的影响

采用集中质量法,建立双排并联行星齿轮传动系统静力学模型,根据啮合误差原理以及各构件的静应力平衡关系,运用弹性力学分析法和简谐函数,推导出该系统静力学方程:对方程进行求解,获得行星轮均载系数计算结果,讨论偏心与安装误差对行星轮均载系数的影响。研究结果表明:双排并联行星齿轮传动系统具有较好的均载效果,系统均载系数随偏心、安装等啮合误差的增大而有微小增长,且两种误差对该系统均载系数的影响具有叠加效果。

行星齿轮传动非线性动力学方程求解与动态特性分析

发展了单自由度解析谐波平衡法的应用。对行星齿轮传动系统的多自由度非线性动力学微分方程组，在考虑刚度波动的情况下，推导了行星齿轮系统微分方程组的解析谐波平衡法的计算公式，并采用Ｂｒｏｙｄｅｎ迭代方法求解非线性代数方程组。给出一个算例，用上述方法进行求解，得到了行星齿轮传动的非线性频响特性，与相应的线性系统进行了比较。并研究了时变啮合刚度、误差和齿侧间隙对系统非线性动力学行为的影响。

行星齿轮传动非线性动力学模型与方程

建立了２Ｋ－Ｈ型行星齿轮传动的弯扭耦合非线性动力学模型，模型中考虑了太阳轮的横向振动、齿轮啮合综合误差、齿轮副啮合间隙以及时变啮合刚度，获得了系统的运动微分方程。针对系统微分方程的半正定、变参数和非线性特点，采用以齿轮副相对啮合位移作为系统的广义坐标，将线性与非线性恢复力共存的方程组转换为统一形式的矩阵形式，并对方程进行量纲一化处理，方便地达到了将单自由度的非线性方程的解法推广到多自由度非线性微分方程组中。

行星齿轮传动动力学特性研究进展

行星齿轮传动由于结构紧凑、承载能力强等优点而广泛应用在各个工业领域。振动和噪声是行星齿轮传动的主要问题。本文从动力学模型、自由振动、响应求解、均载及振动抑制等几个方面对国内外行星齿轮传动系统弹性动力学及相关研究进行了综述。介绍了行星齿轮传动弹性动力学研究中常用的纯扭转振动模型、横向—回转耦合振动模型以及有限元模型,对三种常用的响应求解方法进行了分析和评述。最后指出了需要进一步研究的几个问题。

3K-Ⅱ型直齿行星齿轮传动的固有特性

为揭示3K-II型直齿行星齿轮传动的固有特性,建立该类传动系统在系杆随动参考坐标系下的平移—扭转耦合动力学模型。模型设定系统中每个构件均拥有3自由度,并计入各构件的支承刚度、轮齿时变啮合刚度和陀螺效应等影响因素。通过分析各构件间的相对位移关系,推导出系统的运动微分方程,进而求解其特征值问题即可获知系统的固有频率和相应振型。固有特性分析表明,3K-II型行星齿轮传动具有与2K-H行星齿轮传动类似的三种典型振动模式,即扭转振动模式、平移振动模式和行星轮振动模式。列出三种典型振动模式下传动系统的运动特征。

行星齿轮传动的功率分流动态均衡优化设计

本文研究了浮动件支承刚度对行星齿轮功率分流动态均衡性的影响 ,引入功率分流动态不均衡系数Kc和动载系数 Kd,定量地描述了不同支承刚度下功率在各行星齿轮间分配不均衡程度和啮合动载荷波动程度。以浮动件支承刚度为设计变量 ,使 Kc和 Kd 达到极小为目标函数 ,采用遗传算法对 2 K -H行星齿轮传动进行了动态优化设计。研究表明 :优化后的行星齿轮传动不仅固有频率有所降低 ,而且在工作转速附近 ,功率分流不均衡及动载荷皆有较大改善。

变载荷下风力发电机行星齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学特性

根据风力发电机传动系统在随机风场中复杂变工况的工作特点,建立了最小二乘支持向量机风场随机风速模型,获得了由随机风速引起的时变风载荷。采用集中质量参数法建立了风力发电机行星齿轮传动系统中齿轮滚动轴承耦合动力学模型,考虑了风力发电机行星齿轮传动的变风载输入、齿轮时变啮合刚度和滚动轴承时变刚度等影响因素,对变风速下1.5MW半直驱风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行了仿真计算分析,求得了变风速下行星齿轮传动系统的振动位移、各齿轮副的动态啮合力和非线性动态轴承力,为风力发电机传动系统的动态性能优化和可靠性设计奠定了基础。

行星齿轮传动系统碰撞振动特性研究

针对行星齿轮传动系统轻载高速下存在碰撞振动的问题进行了研究,为此提出了研究方法和分析模型,即在大载荷下采用线性弹簧来模拟轮齿啮合弹性,在轻载下采用Hertz接触理论来计算齿轮副碰撞力,最终采用集中质量方法建立了行星齿轮传动系统碰撞振动分析模型。研究分析发现:在大载荷、连续增速下,行星齿轮传动系统在太阳轮与行星架扭转振动模式以及内齿圈横向振动模式所对应的固有频率位置出现了共振,并引起了较大的啮合力波动;在轻载下,齿轮副啮合状态发生了变化,出现了碰撞振动,随着负载的增加,接触力的变化呈现出强非线性特征,齿轮副脱啮时间逐渐缩短;当负载达到门槛值时,齿轮副不再脱啮;随着转速的提高,脱啮时间逐渐缩短,碰撞力波动幅值呈线性增大的趋势。该结果可为行星齿轮传动系统减振、降噪研究提供理论依据。

封闭行星齿轮传动系统的动态特性研究

建立了封闭行星齿轮传动系统的动力学计算模型，模型中考虑了行星轮和星轮的啮合相位，行星架的弹性变形，轮系的弹性耦合和负载惯性。用数值解法获得了系统在时变啮合刚度、偏心误差和齿频综合误差激励下的动态响应和动载荷系数的频域历程。分析了在星型轮系和行星轮系动力耦合情况下，齿轮系统的动态特性以及行星轮和星轮的载荷分配均匀性。对比了中心轮在不同的输入转速下的浮动轨迹，得出了对封闭行星齿轮传动设计有意义的结论。

封闭行星齿轮传动系统的扭振特性研究

本文建立了封闭行星齿轮传动系统的扭振计算模型 ,模型中考虑了行星轮和星轮的啮合相位 ,行星架的弹性变形和负载惯性。用数值解法获得了在受周期性变化的齿轮啮合刚度和齿频综合误差激励下的齿轮啮合动载荷和在不同的输入转速下的动载荷系数。分析了在星形轮系和行星轮系动力耦合情况下齿轮系统的动态特性 。

实值编码遗传算法的行星齿轮传动优化

角度变位２Ｋ－Ｈ行星齿轮的优化设计是一个多峰函数优化问题，用传统确定性的、计算式方法容易陷入局部最优解．为达到全局优化的目的，采用实值编码遗传算法进行优化．首先给出了一个通用性强、以体积最小为优化目标的２Ｋ－Ｈ传动机构的优化模型，然后描述一种实值编码遗传算法的实现，并将之应用于角度变位行星传动的优化设计．其优化结果与单纯形的比较表明，遗传算法更能脱离局部解而取得更优解，在工程设计中具有一定的应用价值．

两级行星齿轮传动非线性啮合力频率耦合与动态特性研究

利用拉格朗日方程推导了两级行星齿轮传动的平移-扭转非线性振动模型,模型考虑了齿侧间隙、时变啮合刚度及其相位差、综合啮合误差、行星轮位置角时变性以及各行星排级间连接件的弯曲和扭转刚度。从行星排级间连接轴的力与变形耦合关系出发,研究了两个行星排啮合力产生的啮合频率耦合现象。通过数值仿真对不同激励条件下啮合频率耦合的表现形式进行了研究,对不同行星排的动载系数、均载系数、连接轴转矩的动态特性进行了分析,为多级行星齿轮传动系统动力学分析与设计提供指导。

封闭行星齿轮传动系统的功率流分析及效率计算

通过对封闭行星齿轮传动系统内部功率流的分析,研究了功率分配系数与系统内部功率流的关系,建立了功率分配系数与单元传动比的关系表达式以及效率计算公式,确定了无功率循环的必要条件。结合具体实例,绘制了功率流图谱及效率曲线,通过有功率循环系统与无功率循环系统的对比,指出合理地选择单元传动比,可避免系统内部出现功率循环,从而获得高效率的传动。为封闭行星齿轮传动系统的设计提供一种有效简洁的分析方法。