人字齿行星传动精度半解析建模与分析研究

针对考虑误差的人字齿行星轮系传动精度求解的准确性与效率问题,提出一种人字齿行星轮系传动精度建模与分析的半解析方法,以便准确高效地分析制造误差对人字齿行星轮系传动精度的影响规律。基于切片法建立考虑齿距误差和双螺旋线对中误差的人字齿行星轮系准静态解析模型,人字齿轮内外齿轮副的柔度矩阵采用有限元子结构方法获得;通过迭代求解模型的非线性微分方程组分析行星传动在误差和负载作用下运动(位移/转角),形成半解析的人字齿行星轮系的传动精度分析方法;以3个行星轮的人字齿行星轮系为例,分析在负载工况下齿距偏差和双螺旋线对中误差对传动精度的影响,并在同等精度条件下与有限元对比提高计算效率300倍以上,说明本模型的有效性与准确性。

齿厚与螺旋角对人字齿行星轮动态特性的影响

利用多尺度法分析人字齿行星轮轮齿厚度和螺旋角对人字齿行星轮系统动态特性影响。建立人字齿行星轮的动力学模型,该模型考虑时变啮合刚度、脱齿等非线性因素。利用该模型,分析齿厚与螺旋角对人字齿行星轮动态响应影响,多尺度法与数值模拟的计算结果一致。结果表明,齿厚与螺旋角对时变啮合刚度各阶波动幅值有着周期性影响,选取适当的齿厚与螺旋角可明显降低系统各自由度振动幅值和动态传递误差。

安装误差对行星齿轮传动系统传动误差的影响

建立了2K-H人字齿行星齿轮传动系统平移-扭转耦合非线性动力学模型,模型中考虑各构件的支撑刚度,事变啮合刚度和安装误差激励等影响因素。利用当量啮合误差定义,推导了各构件的安装误差在啮合线变长方向的当量啮合误差;分析计算了各构件间的相对位移,根据牛顿第二定律推导系统运动微分方程,采用傅里叶级数法求解系统动力学方程,获得系统的传动误差,分析了安装误差对系统传动误差的影响。

含有偏心故障的双齿圈人字行星齿轮传动系统均载特性研究

为研究偏心故障对双齿圈人字行星传动系统动态接触力均载特性的影响规律,基于SolidWorks和ADAMS构建系统相应的虚拟样机模型,对无故障系统和太阳轮存在不同程度偏心故障的系统进行仿真分析,以均载系数为主要评价指标,分析系统不同状态下的均载特性。通过仿真分析,提出一种在系统中添加柔性支撑的方法,改善偏心故障造成的系统不均载问题。结果表明,无故障状态下,系统内外啮合副接触力时域曲线均呈周期性变化。随着偏心程度增加,均载系数呈增大趋势。系统存在偏心断齿故障时,接触力时域曲线出现明显的故障特征,内、外啮合副的均载系数较无故障时的值分别增加12.1%和14%。存在偏心点蚀故障时,各啮合副接触力呈正弦波变化,故障特征比偏心断齿故障更具有规律性,内外啮合副的均载系数均增加了5.6%。添加柔性支撑后,系统接触力的分布更加均匀,很大程度上解决了系统偏心故障问题并改善了系统的均载特性。研究结果可为改善系统动力学特性、故障诊断研究和系统动态设计提供依据,具有一定的工程实践意义。

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。

人字齿行星轮系动力学特性研究进展

人字齿行星齿轮传动的结构形式优劣和承受复杂的内、外部激励因素直接影响到传动系统的性能,研究齿轮系统在传递动力和运动中的振动、冲击及噪声基本规律很重要。本文从动力学模型建立方法、求解方法、固有振动特性、动力学响应特性、减振降噪与实验研究等方面对国内外相关研究进行了综述,并对未来研究方向进行了展望。

行星架支撑方式对人字齿行星传动系统动态载荷的影响

为研究人字齿行星齿轮传动系统在不同类型行星架支撑下的接触性能,以有限元法为基础建立兆瓦级人字齿行星传动系统的动力学,分析不同行星架不同支撑方式对系统轮齿齿面啮合性能,传递误差的影响.结果表明:行星架双支撑方式提高人字齿行星传动系统的支撑刚度,动态特性,动态均载特性,降低冲击载荷.研究结果可为兆瓦级人字齿行星传动系统的研究提供一定支撑.

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。