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。

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。

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。

行星齿轮传动系统复杂微弱故障的非线性特性

针对行星齿轮传动系统振动信号的非线性、非平稳性和故障特征微弱等特点,基于混沌理论对行星齿轮传动系统的正常、单一和多类耦合故障特性进行了综合分析与研究。用小波包算法对所采集的振动信号进行预处理;恰当选取最佳时延和最小嵌入维数重构相空间。在此基础上,用相图定性描述不同故障状态的故障类型;用关联维数和最大Lyapunov指数量化其各故障状态的特性和程度。研究结果表明:5种不同状态下的相图有一定的差异性;且故障越严重、故障耦合的越多,其关联维数和最大Lyapunov指数越大,混沌特性越强。因此,利用混沌的定性和定量方法可以有效识别行星齿轮传动系统的单一故障以及故障特征频率不重叠和故障特征频率重叠的两类耦合故障。

行星齿轮传动系统的瞬态热分析

行星齿轮传动系统在失去润滑后 ,将转化为一个具有热时变特征的系统 ,则可利用瞬态热分析法来求解该系统任意时刻的温度场分布。在求解过程中 ,基于的基本原理是节点的净热流量等于节点相关体积内能的增加 ;并运用数值方法 ,将时间 τ按一定步长离散成一时间序列 ,从而求得每个时刻的温度场 。

基于振动相关信息融合的行星齿轮传动系统故障诊断

针对不同测点的信息对故障敏感度不同、各测点的振动传递使故障与测点具有关联性等特点,提出基于振动相关信息融合的故障诊断模型。分别获取正常和5种故障状态在3个测点下振动信号的小波包能量特征向量;计算同一测点不同状态信号的能量特征相关系数及不同测点相同状态信号的能量特征相关系数。通过分析这两类信息所呈现的特性建立故障诊断模型。用14组待检信号进行故障诊断模型的实例分析,其诊断结果与实际故障状态完全一致。用支持向量机方法对5种故障状态进行分类,得到的结果与实际故障状态一致,验证了所建立的故障诊断模型的正确性。分析结果表明,通过振动相关信息融合建立的故障诊断模型能有效反映出不同故障状态的特性,能准确诊断出复杂行星齿轮传动系统的微弱及耦合故障。

变速工况下采煤机行星齿轮传动系统故障诊断

采煤机截割煤层时,牵引部行星齿轮传动系统处于变速工况,且行星齿轮传动系统结构复杂,导致振动信号存在多种调制现象,影响行星齿轮传动系统故障特征提取。针对上述问题,将阶次分析技术与包络谱相结合,提出了一种基于包络阶次谱分析的采煤机行星齿轮传动系统故障诊断方法。首先对行星齿轮传动系统的非平稳时域振动信号进行Hilbert包络分析,然后将非平稳时域包络信号进行计算阶次跟踪处理,转换为等角度的角域信号,最后对等角度角域信号进行快速傅里叶变换,得到信号的包络阶次谱。对该方法进行了仿真分析及基于动力传动故障诊断综合试验台的变速工况下行星齿轮传动系统故障诊断试验,结果表明:对于变速工况下的振动调制信号,阶次分析难以提取特征阶次,而包络阶次谱分析方法可有效提取其特征阶次,并实现了行星齿轮传动系统故障准确诊断。

基于ANSYS的行星齿轮传动系统有限元分析

应用有限元理论静态分析,对行星齿轮传动系统进行了结构静力学研究.将Pro/Engineer中建立的行星齿轮传动系统的行星架组件的三维实体模型导入ANSYS中生成行星架组件的有限元模型,进行结构静力学分析,得到了行星架组件的应力分布云图和位移分布云图,验证了行星架组件结构设计的合理性和正确性.

基于转速扰动策略的行星齿轮传动系统的混沌控制

基于行星齿轮传动系统纯扭转非线性动力学模型,采用转速扰动的策略实现了行星齿轮传动系统混沌运动的周期稳定化。对于系统未知,且转速允许变动量很小的情况,运用最优参数控制方法计算转速扰动量变化值,实现了转速小扰动要求下的行星齿轮传动系统的混沌控制。对于系统已知,且转速允许变动量相对较大的情况,提出了一种所谓参数大扰动控制方法,并以输入转速为扰动控制量,通过转速大扰动策略,同样实现了行星齿轮传动系统的混沌控制。

风电机行星齿轮传动系统动态特性（英文）

采用集中质量方法建立了1.5 MW风电机行星齿轮传动模型,在外载荷作用下采用线性弹簧来模拟轮齿间啮合,推导了行星齿轮各轮副间运动微分方程及动载系数的计算方法。在此基础上,分析了各种不同风况外载荷对系统的影响。结果表明:对于稳态风载荷,在其由小变大的过程中,啮合频率也会增大且能量最大;系统主要影响因子由刚度激励变为载荷激励,动载荷成分也变得比较丰富,出现低频带及边带频。极限阵风强度改变时,载荷瞬时变化,引起动载荷及动载系数激增;极限阵风方向改变时,x、y方向啮合力存在相位角,三个行星轮的外啮合之间有相位差,系统动载荷比阵风载荷增长1倍,轮齿间承载负荷变大。

误差激励下的行星齿轮传动系统动态特性分析

加工和装配误差均会显著地影响行星齿轮传动系统的动态性能,为进行其动态性能优化,该文以某行星齿轮传动系统为研究对象,建立了其有限元模型,进行了瞬态动力学分析。研究了不同输入条件和太阳轮存在质量偏心、几何偏心激励下行星齿轮传动系统进行动态特性研究,得出轮齿齿根应力和齿轮应力随着转速的增大而增大、几何偏心与太阳轮浮动都会影响行星轮均载性的结论。

行星齿轮传动系统动态温度场数值分析与实验研究

针对行星齿轮系统齿面温度过高导致润滑油失效及传动系统故障的问题,提出了一种齿轮轴承转子系统的动态温度场数值分析与实验研究方法。首先,采用集中参数法建立了平移扭转耦合的多自由度行星齿轮传动系统动力学模型,求解得出了齿轮与轴承动载荷;然后,以系统动载荷为输入条件并结合传热学原理建立了包含轴承齿轮摩擦生热及传动系统散热的动态温度场数值分析模型,计算得出了传动系统动态温度;最后,采用热电偶与热成像相结合的方法,在定点温度测量的基础上得到了传动系统整体温度分布特征。数值分析结果表明:计入轴承摩擦生热时,随着负载持续增大,轴承生热对齿面温度的影响也越大;系统温度随转速变化呈对数关系,随负载变化呈线性关系。实验结果表明,系统整体温度场存在外啮合温度高于内啮合温度的现象,所提方法的理论与实验误差较传统方法减小了1.29%。

啮合刚度对MW级风电行星齿轮传动系统固有特性的影响

针对MW级风力发电机行星齿轮系统,分析了固有频率的参数敏感度,主要研究了啮合刚度的变化对固有频率的影响规律。以MW级风电行星齿轮传动系统振动模态特性为例,简化了固有频率的参数敏感度公式,得到了啮合刚度对固有频率的影响规律,研究结果为可靠性灵敏度设计提供了重要参考。

行星齿轮传动系统刚柔耦合建模及故障特性仿真研究

针对某型坦克行星变速箱的K3行星排,为了研究故障齿轮对行星传动系统的动态特性影响,运用SolidWorks、Adams及ANSYS软件,建立其刚柔耦合动力学模型并进行联合仿真分析,验证了刚柔耦合模型相对于纯刚体模型在时域、频域上的振动响应;通过分析危险节点应力变化曲线,得到应力极大值时刻等效应力分布云图;阐明了轮齿剥落故障产生原因并模拟故障运行,与正常状态下的接触力、加速度仿真信号对比分析,得到了轮齿剥落故障的时域、频域响应特征。仿真结果可为行星变速箱的故障机理、故障诊断技术研究提供基础依据与理论支撑。

含有点蚀故障的人字行星齿轮传动系统动态分析

为研究点蚀故障对双齿圈人字行星传动系统接触力特征和均载特性的影响规律,基于SolidWorks、KISSsoft以及ADAMS建立了太阳轮健康和存在不同形式点蚀故障时的系统虚拟样机模型。采用GSTIFF积分法动力学求解器对系统接触行为的数值解进行了求解,在此基础上研究了系统接触力时域和频域特征,根据得到的齿轮接触力对系统均载特性进行了分析。结果表明:系统无故障时,齿轮接触力较为平稳呈周期性变化,具有一定的时变特征;系统均载性能良好,基频与系统理论啮合频率一致,频域图中存在谐波频率,频率两侧有明显的边频带;存在点蚀故障时,接触力时域图中出现了周期性峰值,随着点蚀数量和点蚀深度的增加,接触力峰值和均载系数均增大,均载性能变差,基频和谐波频率两侧的边频带越来越密集;圆形点蚀对系统均载性能的影响比矩形点蚀大,点蚀数量的增加对系统均载性能的影响大于点蚀深度增大对系统均载性能的影响。结果为齿轮动力学和故障诊断研究提供了依据。

考虑多轴柔性的人字行星齿轮传动系统动态特性研究

基于有限单元法,建立了一种全自由度人字行星齿轮传动系统动力学模型。模型将时变啮合刚度、综合啮合误差和啮合相位作为动态激励,分析了太阳轮轴柔性和行星轮轴柔性对人字行星齿轮传动系统中内外啮合动态啮合力和动态传递误差的影响。结果表明:轴的柔性变形对人字齿轮行星传动系统的动态特性具有显著影响,考虑轴柔性后,人字齿轮左右两侧斜齿的均载性能得到显著改善,且太阳轮轴柔性比行星轮轴柔性对均载性能的影响明显。

考虑啮合误差的复式行星传动系统均载特性研究

为研究复式行星传动系统的均载特性及影响均载特性的因素,通过势能法建立齿轮刚度求解模型,求解了传动系统的时变啮合刚度;计入阻尼、时变啮合刚度、啮合误差等因素影响,采用集中质量法建立了系统的平移-扭转耦合动力学模型,利用Newmark-β积分法求解了系统的动态响应,以均载系数量化均载性能,分析了转速、负载及单构件和多构件偏心误差对系统均载性能的影响。分析结果表明,提高转速会降低系统的均载性能,增加负载会提高系统的均载性能;偏心误差的增大会使系统的均载性能降低,当偏心误差同时作用在内啮合的构件上时会使均载系数下降3.1%;当同类行星轮的偏心误差以旋转中心作用时,会有效降低偏心误差对系统均载性能的影响。

变风载下2.5MW风力发电机行星齿轮传动系统动力学特性分析

根据2.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统在随机风场中复杂变工况的工作特点,利用双参数威布尔分布模型描述随机风速的分布,获得由随机风速引起的时变风载。采用集中参数法建立风力发电机行星齿轮传动系统平移-扭转耦合动力学模型。综合考虑风力发电机行星齿轮传动系统的轴承支撑刚度、齿轮副时变啮合刚度等内部激励对传系统的影响,对变风载下2.5 MW行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真计算分析,求得在外部风载作用下各构件的位移响应与速度响应,为风力发电机行星齿轮传动系统的故障诊断和优化设计奠定了良好的理论基础。

基于LMS Motion的多级行星齿轮传动系统动力学仿真

以LMS Virtual.Lab Motion平台为基础,建立了二级行星轮传动系统模型;综合考虑了齿轮系统非线性振动问题,利用二级行星轮系统耦合模型在LMS中建立动力学仿真模型。通过仿真得到了各级齿轮啮合的时域以及频域载荷图谱,为后期计算齿轮系统的振动及噪声研究提供了数据源。通过仿真数据与理论计算相对比,验证了借助虚拟样机进行齿轮系统动力学分析的可行性,为该方面研究提供了新路径。

采煤机截割部传动系统的非线性动力学建模及仿真

针对采煤机截割部齿轮传动系统在运行中产生振动、制造噪声污染等现象,综合考虑啮合刚度、啮合阻尼、综合误差等因素,建立了采煤机截割部齿轮传动系统的非线性动力学模型,运用变步长Runge-Kutta方法对系统微分方程进行了求解。通过分析相平面图和庞加莱截面研究了啮合刚度、阻尼比及激振频率对齿轮系统动态特性的影响。研究结果表明:在一定区间内,阻尼比逐渐减小时,太阳轮位移响应由单周期运动转为多周期运动,最终进入混沌运动;啮合刚度增大时,太阳轮位移响应同样从周期运动逐渐进入混沌运动;激振频率逐渐增大时,太阳轮位移响应呈现由周期响应转变为混沌响应再转变为拟周期响应的现象。