Dynamic load sharing behavior of transverse-torsional coupled planetary gear train with multiple clearances

A new nonlinear transverse-torsional coupled model with backlash and bearing clearance was proposed for planetary gear set. Meanwhile, sun gear and planet's eccentricity errors, static transmission error, and time-varying meshing stiffness were taken into consideration. The differential governing equations of motion were solved by employing variable step-size Rung-Kutta numerical integration method. The behavior of dynamic load sharing characteristics affected by the system parameters including input rate, sun gear's supporting stiffness and eccentricity error, planet's eccentricity error, sun gear's bearing clearance, backlashes of sun-planet and planet-ring meshes were investigated qualitatively and systematically. Some theoretical results are summarized at last which extend the current understanding of the dynamic load sharing behavior of planet gear train, enrich the related literature and provide references for the design of planetary gear train.

重载行星轮系安装误差对系统均载性能的影响

行星轮安装误差的存在会导致行星轮系产生不均载问题,进而会影响减速器的传动性能和寿命。以往的研究未明确定义不同角度下的安装误差对系统均载性能的影响,并且关于多行星轮对系统均载影响的研究(在不同安装误差和不同输入功率下)也较少。为此,研究了实际应用中行星轮系安装误差对系统均载性能的影响。首先,以重载四行星轮系为研究对象,建立了行星轮径向和切向安装误差的综合误差表达形式;然后,基于轮系的传动模型,分析了单行星轮不同安装误差角和误差数值对系统均载的影响;最后,在单行星轮的基础上分析了不同工况和误差配置下多行星轮对系统均载的影响。研究结果表明:行星轮的切向安装误差对系统均载影响最大,径向安装误差对系统均载影响最小,当单行星轮安装误差数值为60μm,安装误差角θ从径向往切向方向靠近时,行星系统的均载系数增大了9.6%;误差绝对值越大,均载系数越大,当单行星轮安装误差数值从-30μm到-60μm时,系统的均载系数增大了4.6%;多行星轮存在切向安装误差对系统均载的影响可以用有效误差来衡量;齿轮承载范围内,随着输入功率的增大,安装误差对系统均载的影响逐渐减小。

随机误差对光伏组件安装设备行星轮系影响机理研究

光伏组件安装设备作为新型特种设备,为减小系统振动、保证光伏组件稳定精确安装,针对动力传动系统中行星轮系双功率输入的微调工况,采用集中质量法,考虑时变啮合刚度、齿侧间隙等非线性因素,建立平移-扭转非线性动力学模型,在此基础上研究各轮齿的制造、安装误差对轮系的振动及均载特性影响。研究表明:当存在制造安装误差时,太阳轮浮动可自动定心适应误差影响,在行星架误差下太阳轮偏离理论原点最远;行星轮误差对系统响应影响最为显著,相较于其他部件误差产生的振动位移存在量级差异;所有行星轮均产生相同误差时系统的均载特性优于仅有单一行星轮误差。

考虑温度影响下行星轮系的均载特性分析

为分析行星齿轮传动系统在温度变化影响下均载特性的变化情况,采用集中参数法建立直齿圆柱齿轮行星轮系纯扭转多自由度动力学模型;并在模型中考虑了齿侧间隙、轮系综合误差以及时变啮合刚度的影响,推导出该行星轮系的动力学方程;分析了受温度效应影响下齿轮相关参数的变化情况;同时以动态均载系数作为评价指标,研究了在温度效应下行星齿轮传动系统均载特性的变化情况。结果说明,行星传动系统工作环境温度的升高会使偏载情况发生恶化,不利于传动系统的平稳运行。

人字齿功率分流轮系均载仿真研究

均载设计技术是人字齿轮功率分流轮系发挥构型优势的关键技术。为提高人字齿功率分流轮系的均载特性,构建考虑支承刚度、扭转刚度以及齿轮副啮合刚度的静力学模型,剖析出在误差及载荷作用下影响均载特性的主要因素;利用Romax软件建立了含浮动构件、柔性构件、人字齿等结构特征并同时考虑误差、传动系统变形的有限元仿真模型,求解了传动系统的均载系数;研究了偏心误差、同步角、弹性轴扭转刚度、人字齿对称度误差等因素单独作用对均载特性的影响规律,基于正交试验法获得了多因素交互作用对均载特性的影响规律和显著性程度。结果表明,同步角和人字齿对称度误差对均载特性影响显著,弹性轴扭转刚度对均载特性影响次之,偏心误差对均载特性有一定影响。为获得较优的均载特性,设计中应采用较小的弹性轴扭转刚度;传动轴与齿轮连接花键套需采用参数匹配的设计方法,以获得较小的同步角。

啮合误差对复合行星轮系动态均载特性的影响

以Ravigneaux式复合行星轮系为研究对象,基于集中参数理论,建立采用中心浮动构件的非线性动力学模型;通过计算传动系统的均载系数,获得各齿轮啮合误差与均载系数的关系曲线,进而分析安装误差和偏心误差对系统均载特性的影响。分析结果表明:行星轮的安装误差会导致行星轮出现持续的'偏载',而行星轮的偏心误差则会导致相应啮合副在运动过程中出现较大的冲击;如果合理布置行星轮的误差,使得其相对于系统的旋转中心呈辐射状对称,将能大大降低行星轮的误差对系统均载性能的影响。

行星齿轮系动力学特性分析及试验研究

采用集中质量法,考虑时变刚度、齿侧间隙、太阳轮的横向与纵向位移、太阳轮和行星轮的偏心误差激励,建立了行星齿轮传动系统的非线性动力学模型。采用龙塔库特法求解了系统的响应、相图、频谱图和动力学均载系数;通过测量系统齿根应力的动载荷应变图,获得齿根应变变形的相图、频谱图和系统的均载系数。研究结果表明:理论分析结果与试验测试结果比较吻合,说明采用的理论研究方法是合理的,测试方案是可行的。

非等模数非等压力角行星齿轮系的动力学均载特性

考虑由各齿轮的偏心误差和齿频误差引起的内部激励,建立了非等模数非等压力角NGW型行星齿轮系的动力学微分方程,应用Fourier级数法求解方程,并给出了动载系数的表达式.在此基础上,将其与等模数等压力角齿轮系的均载效果进行比较,并讨论了太阳轮分度圆压力角、齿轮误差、太阳轮转速对该系统均载特性的影响.计算结果表明:设计非等模数非等压力角行星齿轮系时,通过确定合适的齿轮压力角,能够使系统具有较好的均载特性;太阳轮浮动支承机构可以改善系统的均载性能;转速对系统的均载有较大的影响,相同转速下的非等模数非等压力角设计有着较好的均载效果.

考虑齿侧间隙的非等模数非等压力角行星齿轮系统的均载特性研究

针对非等模数非等压力角行星齿轮传动系统,建立了多自由度平移-扭转振动的非线性动力学模型。考虑到齿轮副齿侧间隙、系统综合误差和齿轮副模数与压力角的不相等,计算了系统的均载系数并对由它们所引起的系统不均载特性进行了动力学分析。获得了误差一定且齿侧间隙改变时,啮合副的动载荷曲线与均载系数间的变化关系。讨论了齿轮副模数和压力角分别不同时,系统均载系数的变化幅度。研究表明:随着齿轮副压力角选择范围的扩大,系统均载系数有着较大幅度的变化;齿侧间隙使系统的啮合副处于不同冲击状态,不同冲击状态对系统的均载性能有着重要的影响。

安装误差对变刚度系数的复合行星轮系均载特性的影响分析

以复合行星齿轮传动系统为对象,采用集中参数法,建立多自由度平移-扭转耦合非线性动力学模型。该模型在综合考虑轴承支承刚度、时变啮合刚度、齿侧间隙和齿轮安装误差的基础上,研究安装误差位置及其相位角对系统均载特性的影响。研究结果表明:中心构件的安装误差对系统产生均等的周期性影响,行星轮的安装误差会导致行星轮出现持续偏载或者均载现象;中心构件安装误差的相位角对系统均载系数没有影响,而行星轮安装误差的相位角对系统有影响,且沿切向分布时,影响最大。

非等模数非等压力角NGW型行星齿轮系静力学均载行为

建立非等模数非等压力角NGW型行星齿轮系的计算模型,针对各齿轮的偏心误差和齿频误差,运用当量啮合误差原理和浮动构件的静力平衡关系,推导出该系统的静力学方程;对方程进行求解并与等模数等压力角系统的均载特性进行比较,同时还讨论太阳轮(或内齿轮)压力角、齿轮误差、啮合刚度与支撑刚度对该系统均载特性的影响。研究结果表明:非等模数非等压力角行星齿轮系有着较好的均载效果,其均载特性不会随着压力角改变而产生大的波动;太阳轮浮动支撑机构对系统的均载特性有很大的改善;选择误差相同的行星齿轮、减小太阳轮和行星轮的支撑刚度均有利于系统均载。

载荷分流式多级行星齿轮传动参数优化设计

提出了1种风电增速箱用载荷分流式两级行星齿轮新型传动机构,应用转化机构法和行星齿轮传动构件速度间的普遍公式,求得了该新型传动机构的总传动比公式。研究表明,传动比随着2级行星排特性参数的取值的增加而增大,在区间[3,8]之间传动比最大取值为73。在此基础上对载荷分流3级行星传动系统的参数优化问题进行了研究。结果表明,给出的优化设计方法和得到的优化设计参数,能够显著地降低载荷分流式风电增速箱多级传动系统的体积。

串联型行星齿轮传动系统均载特性分析

依据串联型行星轮系统均载机理,综合考虑齿轮制造误差和安装误差、啮合刚度以及间隙浮动等因素的影响,建立了系统均载分析模型,通过计算得到了输入级与输出级的不均载系数。分析了不同齿轮精度对两级行星轮系统均载性能的影响,得出输入级对齿轮精度等级的反应比较敏感的结论,就啮合刚度及联轴器润滑条件对系统均载性能的影响做出了讨论。

双联行星轮角度偏差对系统均载特性的影响

为了研究双联行星齿轮在实际设计参数下,其相对角度偏差对复合行星传动系统动力学特性的影响,采用集中参数法建立了3K-I型行星齿轮动力学模型,模型中将双联行星齿轮的相对角度偏差转化为啮合副齿侧间隙的变化,考虑了双联齿轮角度偏差、轮齿侧隙和时变啮合刚度等非线性因素,采用龙格库塔法求解了系统的时域响应并计算其均载系数。分析了不同工况、偏差下系统的动态特性。结果表明,存在双联行星轮角度偏差时,轻载下更容易发生齿轮的脱齿与冲击,系统的均载系数随着双联行星轮角度偏差差值及系统的负载降低而增大,各组行星轮角度偏差分布越集中,角度偏差对系统均载特性的影响越小;角度偏差分布同号时,对系统中某一对齿轮的承载影响明显;角度偏差分布异号时,对系统均载特性的影响最大。

风力发电机行星传动增速系统动态均载研究

针对某型号风电增速箱行星传动系统建立了行星传动系统的扭转动力学模型,运用拉格朗日函数和当量误差的原理推导了系统的动力学方程并对非线性方程组进行了求解,得到了系统各基本构件在给定激励下的响应;计算了太阳轮的浮动量和各基本构件之间的动态均载系数,绘制了均载系数的变化曲线。计算结果对增速箱行星轮系的动态均载性能给出定量的分析,也可以为行星轮系的优化设计提供参考。

基于ADAMS行星齿轮中心距偏差动态均载特性分析

以MG-1370型采煤机截割部行星齿轮减速器行星齿轮为研究对象,采用ADAMS虚拟样机技术对其进行了动力学仿真研究。通过比较标准中心距与中心距偏移情况下各个齿轮的啮合力及均载特性,对中心距及行星齿轮减速器均载特性进行了动态分析。

基于CAE仿真的行星齿轮减速器行星齿轮载荷分布特性研究

研究一种高效精确求解行星齿轮系统,在有误差情况下系统的不均载力学特性。应用有限元软件ABAQUS的PYTHON参数化设计语言,对含有5个行星齿轮的新能源汽车行星齿轮减速器,进行齿轮系统基于六面体网格单元的的参数化有限元建模;利用非线性接触分析方法求解减速器系统在有零部件制造和装配误差情况下,分析系统中行星齿轮的载荷分布特性,包括误差大小对不均载的影响,太阳轮输入载荷对不均载的影响。有限元分析结果与参考文献中的试验结果具有完全一致的结论,从而证明了分析方法的正确性。所提供的方法可以方便求解行星齿轮传动系统的不均载系数,对提高行星齿轮设备整机传动性能、寿命及新产品开发具有重要意义。

复合行星轮系均载特性仿真研究

针对复合行星轮系均载特性的问题,以Ravigneaux式复合行星轮系统的典型结构为研究对象,基于ADAMS建立了系统的虚拟样机模型,通过对齿轮动态啮合力进行仿真分析,计算出了各啮合副的均载系数,分析了齿轮偏心误差、负载以及输入转速对于系统均载性能的影响。研究结果表明:增加偏心误差、提高转速会降低系统的均载性能;当行星轮偏心误差呈辐射状对称时,系统的均载性能会得到极大提高;太阳轮s1偏心误差对于系统均载性能的影响较s2偏心误差的影响更为明显;增加负载能提高系统的均载性能。

含级间相对浮动的两级行星传动系统均载特性研究

以两级行星齿轮传动系统为研究对象,基于集总参数法,引入时变啮合刚度、齿侧间隙、综合啮合误差等非线性因素,考虑了级间相对浮动,建立了系统“平移-扭转”耦合强非线性动力学方程组(EOM)。通过对系统微分方程组进行数值积分求解,分别分析了有无级间相对浮动时多误差耦合以及相对浮动间隙的大小对系统均载特性的影响。结果表明:多误差的耦合作用会使系统均载性能变差,且构件误差对所在一级的均载特性影响程度更大;级间相对浮动能够有效改善系统的均载性能,减弱构件误差的级间耦合作用,且随着相对浮动间隙的增大系统第一级均载性能得到改善。

行星轮系动力学特性仿真系统开发与应用

建立含齿侧间隙、时变啮合刚度、制造误差和安装误差的2K-H行星轮系及复合行星轮系非线性动力学模型后,采取模块化和参数化设计思想,基于C#语言,运用MATLAB动态链接库技术,开发了一套行星轮系动力学特性仿真系统。系统具有良好的人机交互性和可扩展性,集成了2K-H行星轮系及复合行星轮系动力学建模、求解和后处理分析等功能。可通过时间历程曲线、相轨线、Poincare截面等分析方法研究各种不同工况下行星轮系的非线性动态特性;通过各类构件参数对均载特性的影响分析寻求最佳均载性能参数配置。仿真过程操作简便,降低了求解难度,极大地提升了轮系动力学特性分析效率,能够快速准确地为优化行星齿轮传动系统动态特性和均载特性提供理论参考。