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。

含外圈剥落和不对中的齿轮-转子-轴承系统振动分析

轴承套圈的不对中和剥落是影响齿轮-转子-轴承系统振动特性的典型误差和故障。为了研究外圈不对中和剥落对系统的耦合影响,有必要对含不对中和剥落的齿轮-转子-轴承系统振动特性进行分析。首先,考虑外圈不对中和剥落,计算了轴承的五自由度非线性恢复力。然后,基于轮齿承载接触分析(LTCA)方法,计算了啮合刚度并且建立了直齿轮副的动力学模型。在此基础上,基于切片法建立了花键的等效刚度模型。最后,通过将轴承的恢复力模型、直齿轮副的动力学模型和花键的等效刚度模型与转子系统的有限元模型耦合,建立了齿轮-转子-轴承系统的动力学模型。分析表明,只有剥落位于承载区时,才会对轴承接触力、接触角和系统振动特性产生影响。外圈的不对中导致轴承的承载区范围增大,并使得剥落对系统产生影响的概率增加。

滚动轴承支撑人字齿轮传动系统动力传递过程分析研究

为能更有效地分析滚动轴承支撑人字齿轮传动系统的振动传递特性,提出基于轮齿承载接触分析、同时考虑齿轮轴扭转变形及安装误差的人字齿轮左右轮齿啮合刚度计算方法,建立综合考虑时变啮合刚度、啮入冲击激励的人字齿轮啮合型弯-扭-轴耦合振动模型。在提出的考虑轴承内部载荷分布的滚动轴承支撑系统载荷分配计算方法以及包含承载滚子、内外圈的滚动轴承动力学模型基础上,较完整地分析人字齿轮传动系统的齿对啮合振动经由齿轮轴分配到支撑滚动轴承,最后再由轴承内圈传递到外圈的传递过程。以某滚动轴承支撑人字齿轮传动系统为实例进行的仿真计算结果表明:该振动传递计算方法较科学合理地计算出人字齿轮系统的动载荷传递过程,更精确地得到箱体轴承孔内壁的振动载荷,为下一步有效地分析人字齿轮箱体振动特性提供了保障。同时滚动轴承在传递载荷的过程中起到类似浮筏隔振系统的隔振降噪作用。

三自由度齿轮传动系统的非线性振动分析

在建立三自由度齿轮间隙非线性动力学模型的基础上 ,利用增量谐波平衡法获得了受到参数激励和外部谐波激励的三自由度齿轮传动系统模型的周期响应 ,包括稳定和不稳定的周期轨道 ,并利用Floquet理论研究其稳定性、分岔类型 ,对系统的参数变化进行分析 ,研究了系统通向混沌的倍周期分岔道路和拟周期分岔道路 。

复杂齿轮耦合转子-轴承系统动力学的规范建模方法

由于齿轮的耦合作用,齿轮-转子-轴承系统中各个转子的振动是相互耦合、相互影响的,研究齿轮-转子-轴承系统动力学,必须基于系统的、整体的观念进行分析。因此,齿轮-转子-轴承耦合系统动力学建模和模型降阶一直是人们普遍关注的问题。基于齿廓啮合基本定理,给出了直齿轮、斜齿轮、直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮共4种齿轮的几何耦合模型(或称运动耦合模型);利用耦合模型矩阵,给出了含以上4种齿轮副的复杂齿轮转子-轴承系统纵-弯-扭耦合动力学研究的统一、方便、规范的建模方法。为复杂齿轮-转子-轴承耦合系统动力学分析研究提供了方便。

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。

考虑轴承间隙影响的齿轮传动系统振动特性研究及试验验证

以单级滑动轴承支撑的齿轮系统为研究对象,建立系统数学模型,理论计算系统在不同滑动轴承间隙下的振动特性;搭建齿轮-滑动轴承试验台,通过更换轴承的方式测试不同轴承间隙下齿轮系统的振动参数。实验测试与理论计算所得结果趋势一致,表明负载一定时增大滑动轴承间隙会使得齿轮系统振动加剧,增加负载转矩也会使得齿轮系统的振动加剧。

齿轮传动转子-轴承系统动力学的研究进展

齿轮 -转子 -轴承系统是高速旋转机械最重要的部件之一。本文简要回顾了齿轮动力学建模和齿轮 -转子 -轴承系统动力学研究的发展历史 ,重点评述了近 2 0年来齿轮 -转子 -轴承系统的弯扭耦合振动和非线性动力学的研究现状 ,最后对一些理论和应用研究以及相关学科的发展等方面进行了展望。

高速机车牵引齿轮传动系统动态特性及非线性因素影响研究

综合考虑齿轮时变啮合刚度、齿面间隙、轴承游隙等多种非线性因素影响,并考虑高速机车齿轮传动系统三维空间五个方向的振动响应,建立高速机车齿轮传动系统弯-扭-轴-摆耦合多自由度动力学分析模型。对动力学方程进行无量纲化后,采用4阶变步长Runge-Kutta法对高速机车齿轮传动系统动力学模型进行求解得到高速机车齿轮传动系统时间历程曲线和幅频响应曲线。定量给出齿轮内部激励、齿面间隙、轴承游隙等参数等对高速机车齿轮传动系统的影响,为齿轮的动态优化设计和齿面侧隙、轴承游隙等参数的合理选择提供理论基础。

风电齿轮箱齿轮传动系统非线性因素影响分析

针对风力发电机齿轮箱在实际风场中工况复杂的问题,采用集中质量参数法建立了风电齿轮箱传动系统高速级齿轮滚动轴承耦合动力学模型,考虑了传动系统的综合啮合刚度、误差激励、齿面侧隙和轴承径向刚度等非线性影响因素,对1.5 MW风力机齿轮箱传动系统的非线性动力学模型进行了仿真计算分析.采用Runge-Kutta法对模型进行求解得到传动系统的时域波形和幅频响应.结果表明:较小齿面侧隙会使系统出现较大振动响应,随着齿面侧隙增大,系统振动位移减小,会导致系统从周期走向混沌响应;轴承游隙的存在使系统产生混沌响应,呈现出非周期的特征.

功率四分支齿轮传动系统的弯扭耦合振动固有特性研究

在轴承-转子系统动力学理论的基础上,考虑齿轮啮合效应和转子弯扭耦合效应,建立了功率四分支齿轮传动系统振动方程,求解自由振动的特征方程,获得了该系统耦合状态下的前14阶固有频率和振型,以及非耦合状态下前8阶固有特性。得出如下结论:1)系统结构的对称性导致部分转子的模态对称;2)系统的模态类型主要表现为两类形态:一类以某一转子振动为主,其他转子的振幅很小;另一类表现为复杂的多转子弯扭耦合振动;3)转子间的弯扭耦合对系统的固有频率和模态产生了很大的影响,在进行功率四分支齿轮传动系统的振动特性研究时,必须同时考虑转子弯扭耦合效应的共同作用。

汇流传动齿轮-转子-轴承系统非线性动力学分析

考虑齿侧间隙、传动误差和时变啮合刚度等非线性因素,并同时考虑滑动轴承非线性油膜力和齿轮啮合力的耦合影响,建立了汇流传动齿轮-转子-轴承系统的动力学模型。从转速方面出发,研究了齿轮系统的非线性动态响应,分析了齿轮啮合力和非线性油膜力之间的耦合作用,判断了转速变化下的油膜稳定性。结果表明:随着转速变化,系统表现出周期一运动、周期二运动、拟周期运动,混沌等丰富的动力学特性,并发现了拟周期分岔通向混沌的道路;随着转速升高,非线性啮合力和非线性油膜力先后对系统振动起到主要作用;油膜振动通过半频涡动失去了稳定性。

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。

锥齿轮传动系统的非线性动力学行为

主要研究了锥齿轮传动转子系统的非线性动力学行为.在滑动轴承或挤压油膜阻尼器中,油膜力是齿轮传动转子系统非线性的一个重要来源,并且与轴承的结构参数、转子的转速和作用力等多个因素有关.首先在刚性转子、齿轮不脱啮等假设条件下,考虑了锥齿轮间的广义位移约束关系,建立在非线性油膜力作用下锥齿轮传动的多转子耦合系统动力学模型.由于油膜力具有强非线性特性,因此采用数值分析方法,结合系统的稳态响应、Poincaré映射和分叉图等多种手段分析系统的动力学行为.通过初步研究得到如下结论:对于不平衡锥齿轮传动的转子系统,在低转速时转子轴心的运动与转速同步;随着转速的增加系统出现2倍周期运动等复杂的分叉现象.这些振动特征可以为这类系统的动力学设计、结构参数优化和运动状态监测等提供必要的理论依据.

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。

基于Romax的大功率机车传动系统轴承布置分析

为了分析不同轴承布置方式对大功率机车传动系统的影响,运用Romax软件从电机枢轴弯曲变形、轴承寿命和齿轮啮合3个方面对目前3种典型传动系统轴承布置方式进行比较,计算结果表明:相比简支式、悬臂式轴承布置方式,两端式轴承布置电机枢轴的弯曲变形量小;轴承滚子承载有所改善,轴承寿命分别提高了2.67倍和23.53倍;齿面接触强度以及齿根弯曲强度显著降低,提高了齿轮强度及寿命。

基于数值模拟的高铁齿轮传动系统轴承热弹流润滑分析

以高铁齿轮传动系统主动齿轮侧轴承启动正转、反转典型工况为算例,基于齿轮传动系统的动力学分析,研究了滚动轴承的接触润滑机理,开发专用计算分析程序进行计算,最终得到热弹流润滑下轴承承载区的油膜压力、膜厚及温度分布。计算结果表明:入口区及出口区油膜压力及温度较小,中间区域较大,膜厚分布则相反。油膜压力及温度沿着入口区缓慢升高,随后压力逐渐增高,膜厚减小,在油膜出口区附近压力突然增大,出现明显的二次压力峰,此时油膜快速变薄,出现油膜颈缩现象,在二次压力峰附近温度产生相应的峰值波动。

涡扇发动机星型齿轮传动系统负载特性研究

针对涡扇发动机(Geared turbofan engine,GTF)星型齿轮传动系统,建立了齿轮-转子-轴承耦合动力学模型。该动力学模型考虑了星型齿轮的旋转运动、轴承时变支撑刚度、齿轮啮合刚度以及多齿啮合和综合误差之间的关系,研究了输入轴和输出轴上轴承位置对星型齿轮传动系统各部件浮动量以及负载分配特性的影响。结果表明,输入轴和输出轴上轴承的布置方式对太阳轮和齿圈的浮动量影响较大,对星型齿轮的浮动量几乎无影响;输入轴上轴承位置的变化对啮合负载分配均匀性基本无影响,而输出轴上轴承位置影响负载分配均匀性。

高压转子拧紧扳手传动系统卡滞原因

某高压转子拧紧扳手的传动系统在拧紧螺母过程中发生卡滞,通过宏观观察、断口分析、金相检验及硬度测试等方法,对传动系统的卡滞原因进行了分析。结果表明:1号传动齿轮轴承单侧锁紧的浪式带扣保持架在装配或工作过程中受到冲击载荷,造成搭扣错位、变形、脱扣,致使滚珠偏离预定的运行轨道。当滚珠偏离预定轨道时,形成应力集中,导致局部应力增大,当应力超过滚珠承载能力时滚珠过载断裂,引起轴承破坏,最终导致该传动系统卡滞失效。

轴承-转子-齿轮联轴器系统的振动研究

利用六个动力系数来刻划半联轴器的力学行为，建立了轴承—转子—齿轮联轴器系统的弯扭振动力学模型。最后进行了数值计算，结果表明在计算、设计轴承—转子—齿轮联轴器系统时必须考虑联轴器的影响。