作者:王晓鹏; 刘世军; 李纪强 期刊:《机械传动》 2020年第03期
时变啮合刚度(TVMS)是齿轮系统动力学研究中的重要参数变量之一,准确地模拟计算TVMS,对分析齿轮传动系统的振动、噪声等相关动力学性能响应指标至关重要。根据渐开线齿轮的啮合运动方程和几何位置关系,提出一种基于几何学和势能法作用的直齿轮副TVMS精确建模方法;实时、有效地分析标准渐开线齿廓的啮合极限边界条件,并结合势能法构建TVMS由物理模型向数学模型转变的计算分析模型;通过数值计算法精确地计算直齿轮副的TVMS,并进行了...
作者:刘振; 孔德同; 赵明; 马志鹏 期刊:《西安交通大学学报》 2020年第02期
为了探究齿轮裂纹损伤对行星轮系编码器信号的影响机理,以利用编码器信号对行星齿轮箱进行健康监测,通过动力学分析研究了在齿轮裂纹损伤影响下行星轮系编码器信号的响应特性,并建立了响应的模型。首先采用能量法推导了齿轮存在裂纹时的时变啮合刚度算法,并构建了扭转动力学模型,用于获取编码器信号;在此基础上,通过将行星轮裂纹时的啮合刚度代入构建的模型中,求解得到行星轮裂纹影响下的编码器响应信号,分析编码器信号中蕴含的扭...
作者:张涛; 何泽银; 殷时蓉; 孙世政 期刊:《机械传动》 2019年第09期
针对直齿轮副啮合过程存在时变摩擦问题,建立直齿轮副啮合模型,推导齿轮副在啮合点处的相对滑动速度、卷吸速度、滑滚比、综合曲率半径及轮齿接触压力,研究单双齿交替啮合过程中单齿承载变化下的齿面摩擦因数变化规律。基于势能法推导计及时变摩擦的直齿轮副啮合刚度解析式,分析无摩擦力、定摩擦力和时变摩擦力作用下直齿轮副啮合刚度的变化规律,进而研究时变摩擦作用下齿轮模数、齿宽、压力角、粗糙度、输入转矩等参数对直齿轮副...
作者:吴家腾; 杨宇; 程军圣 期刊:《中国机械工程》 2019年第24期
基于齿根应变测试技术和优化理论提出了齿轮时变啮合刚度反求计算方法,并将其应用于齿轮故障机理研究。构建了齿根动态应力与时变啮合刚度反问题模型,并搭建齿轮裂纹故障应变测试实验台来采集齿根应变;建立了相对应的有限元模型并将计算应变与测量应变代入反问题模型,从而实现齿轮啮合刚度的反向求解。计算结果表明,相比解析法和有限元法,所提方法显著提高了求解精度并且具备更高的可靠性。建立了齿根裂纹故障的齿轮系统动力学模型...
作者:娄依志; 王小群; 李威 期刊:《工程科学学报》 2005年第03期
通过对非对称渐开线圆柱齿轮传动的啮合特性分析,建立了齿轮动力学模型,并利用数值积分和数值仿真方法对其进行了非线性振动研究.针对齿轮传动的时变刚度特点,比较了标准齿轮与非对称齿轮的振动特性.结果表明:在同等工况下,非对称齿轮比标准齿轮具有更良好的动力学特性.
作者:董皓; 胡亚辉; 赵晓龙 期刊:《西安工业大学学报》 2017年第10期
为研究面齿轮传动系统的动态响应特性,基于集中参数理论,建立了含弹性支撑变形、误差激励、啮合阻尼和时变啮合刚度激励因素的面齿轮弯扭耦合动态模型.基于承载接触仿真分析技术,计算了动态模型中面齿轮副的时变啮合刚度激励条件.采用Runge-Kutta数值计算方法,对系统多自由度的动力学微分方程进行求解,建立了各因素与系统动态响应特性的数学关系.结果表明:面齿轮副时变啮合刚度激励的变化会引起系统较大的动载荷变化;各齿轮在狓轴...
作者:董皓; 刘志宇; 方宗德 期刊:《组合机床与自动化加工技术》 2019年第01期
为研究高速齿轮传动系统的动态特性问题,建立了考虑时变啮合刚度激励、误差等因素的非线性弯-扭耦合动力学模型。采用承载接触仿真(LTCA)方法,结合当量误差啮合理论,计算了模型中的时变啮合刚度和啮合误差激励条件。利用数值方法求解得到系统的动态响应特性。结果表明:在时变啮合刚度和啮合误差激励因素影响下,系统表现出很强的非线性特性;转速从7000r/min变化到15000r/min时,时间历程一直表现为非周期变化;增大轮齿啮合刚度和提高...
作者:李国彦; 李方义; 刘浩华; 董德浩; 张珊珊 期刊:《振动工程学报》 2018年第03期
为揭示复合行星轮系固有特性及裂纹对其振动响应的影响,以工程机械复合两级行星轮系为研究对象,采用集中参数法建立平移-扭转耦合动力学模型,并计入阻尼、支撑、时变啮合刚度、啮合相位等影响因素。根据各构件间相对位移分析,推导系统运动微分方程。将轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁结构,根据能量法,分别计算啮合齿轮副赫兹刚度,弯曲刚度,剪切刚度和轴向压缩刚度。推导裂纹轮齿时变啮合刚度计算公式,分析裂纹扩展对时变啮合刚度的影响...
作者:舒斌; 刘文光 期刊:《科学技术与工程》 2018年第11期
时变啮合刚度是影响齿轮传动振动特性的重要参数,常用于基于振动的齿轮传动裂纹诊断。为深入研究齿轮裂纹诊断问题,旨在研究齿根裂纹对齿轮传动装置时变啮合刚度的影响。首先,基于齿轮所受转矩和啮合齿轮转角变形量,推导出齿轮传动装置的时变啮合刚度理论模型。然后,以渐开线标准直齿圆柱齿轮为对象,建立含齿根裂纹齿轮传动副有限元模型,提出基于有限元方法的齿轮传动时变啮合刚度计算方法。最后,通过数值算例讨论了一个啮合周期内...
作者:张悦; 安子军; 刘子强; 白晓鹏 期刊:《振动与冲击》 2019年第04期
为能够准确反映精密钢球传动系统的固有特性。考虑摆线槽曲率和啮合法向力变化对啮合刚度的影响,通过力矩平衡方程和轴向力平衡方程求得啮合副时变啮合刚度。建立精密钢球传动系统平移-扭转耦合动力学模型,推导出系统动力学微分方程,得到系统自由振动特征方程,求解出系统固有频率和振型。研究结果表明,传动系统的各阶固有频率均呈周期性变化,在给定样机参数时,随着转角的增加,在低阶(1~10阶)、中高阶(27~29阶)、中高阶(30~34阶)的...
作者:吴家腾; 杨宇; 程军圣 期刊:《机械工程学报》 2018年第23期
当齿轮发生故障时,时变啮合刚度的变化能够反映齿轮故障特征大小。因此,时变啮合刚度在齿轮传动过程中是一个重要的动力学参数。提出一种新的齿根裂纹啮合刚度计算方法,即解析有限元法(Analytical-finite element method, A-FM)。考虑到齿轮发生故障时,啮合刚度解析模型计算精度较低,将应力强度因子引入裂纹齿轮的啮合刚度计算过程。首先定义应力强度因子与啮合刚度之间的关系,通过建立齿轮接触模型计算裂纹尖端附近的应力强度因子...
作者:孙衍宁; 马辉; 冯盟蛟; 李占伟; 王奇斌 期刊:《工程力学》 2018年第07期
该文以变位直齿轮副的齿顶修形为研究对象,考虑齿轮啮合的非线性接触、修正基体刚度以及延长啮合的影响,建立了考虑齿顶修形的变位直齿轮副时变啮合刚度解析模型,并通过有限元方法验证了该模型的正确性;以对刚度进行快速傅里叶变换(FFT)得到的前五阶幅值之和最小为设计目标,获得了齿顶修形的最优参数范围,并通过有限元模型进行应力分析,反证了该范围的正确性。研究结果表明:基于啮合刚度FFT前5阶幅值之和最小的设计方法可以更为高...
作者:张锁怀; 赵国性; 沈允文 期刊:《机械科学与技术》 2005年第12期
建立了具有时变啮合刚度的二级齿轮系统的动力学方程式,它是一个具有时变系数的线性动力系统.用算符分解算法(AOM)研究了扭矩波动和时变啮合刚度对拍击门槛转速的影响.根据计算结果发现,时变啮合刚度可以导致拍击;齿轮啮合频率等于派生系统的固有频率引起的共振是产生拍击的原因之一;低速端的扭矩波动对系统拍击门槛转速影响较小,而高速端的扭矩波动对拍击门槛转速影响较大;在大部分情况下,考虑时变啮合刚度的二次谐波分量后,拍击...
作者:户立杰; 李清; 李鹏林 期刊:《机械科学与技术》 2018年第02期
以曲线齿面齿轮传动系统为研究对象,对小模数曲线齿面齿轮与渐开线圆柱蜗杆传动系统进行了齿面方程求解、几何模型建立及啮合接触分析。主要包含以下内容:依据齿轮几何学与啮合理论,分别推导出渐开线圆柱蜗杆与曲线齿面齿轮的齿面方程,基于此利用参数化建模的方法建立了准确的几何装配模型,并在其整体装配模型基础上建立了五齿啮合模型;阐述了一种基于有限元分析的时变啮合刚度算法,建立了曲线齿面齿轮啮合接触分析的有限元...
作者:刘程; 史文库; 陈志勇; 何伟; 荣如松; 宋怀兰 期刊:《振动与冲击》 2017年第20期
针对汽车准双曲面齿轮动力学系统建模中齿轮时变啮合刚度计算困难的问题,提出一种完整的基于有限元法计算准双曲面齿轮啮合刚度的计算方法.详细描述利用有限元方法计算齿轮啮合刚度理论模型,并利用此模型计算直齿渐开线齿轮啮合刚度,结果表明此方法计算结果与KUANG模型计算结果一致.利用MATALAB和CATIA建立了准双曲面齿轮三维几何模型,并在ABAQUS中建立此齿轮准静态啮合有限元模型.详细论述了由准双曲面齿轮啮合有限元分析结果后处...
作者:丁皓; 程旭; 蔡改改; 朱忠奎 期刊:《机械设计与制造工程》 2017年第08期
为了研究行星轮系中主要故障裂纹的演化机理及其对系统的动态影响规律,首先研究了行星轮系中行星轮裂纹故障的数学描述方法;接着建立了行星轮发生裂纹故障时的齿轮时变啮合刚度计算模型,分析了行星轮裂纹故障对时变啮合刚度的影响;然后通过建立行星轮系平移-扭转耦合动力学模型,获得了行星轮轮齿裂纹故障下的系统振动响应;最后通过分析响应特征,揭示了行星轮系中振动响应及啮合频率边频特征随行星轮裂纹故障发生、发展的变化规律。
作者:李添翼; 武志斐; 王铁; 王道勇 期刊:《科学技术与工程》 2017年第24期
齿轮的振动能快速、全面地反映其运转状态,有限元法能更为准确模拟轮齿啮合过程,求解啮合刚度进而研究其振动响应。联合利用Hypermesh和Workbench对啮合齿轮模型进行有限元仿真,得出齿轮啮合时变刚度。利用MATLAB求解齿轮系统动力学模型得到动力学响应。通过机械式封闭功率流试验台对仿真结果进行试验验证。试验结果表明仿真分析得到的结果与试验结果基本相符。利用有限元方法求解啮合刚度进而研究振动响应有更高的可靠性和准确性,...
作者:王燕; 刘建新; 李淼 期刊:《振动与冲击》 2017年第16期
针对齿轮时变啮合刚度激励的机车驱动系统振动问题,基于势能原理获得了齿轮时变啮合刚度,并用傅里叶级数展开,采用“黏着系数-蠕滑速度”经验公式描述具有负斜率特性的轮轨黏着力,建立了驱动系统扭转振动和轮对纵向振动的耦合模型.在系统振动微分方程的平衡位置处对其进行线性化处理,进而利用多尺度法获得了系统振动稳定的边界条件,并进行了数值仿真验证和参数影响分析.分析结果表明:增大被动齿轮与主动齿轮的等效惯量比、轮对与...
作者:黄康; 汪涛; 熊杨寿; 赵韩; 马加奇; 吴其林 期刊:《应用力学学报》 2017年第03期
针对现有的齿轮时变啮合刚度计算模型不考虑时变摩擦影响的问题,以一种弹流润滑状态下的时变摩擦系数为基础,通过推导齿轮副的齿面速度、滚滑比、卷汲速度、赫兹应力,得到了弹流润滑状态下,考虑单双齿啮合情况下载荷变化的时变摩擦系数;并应用于势能法刚度计算模型,提出了计及齿面摩擦的时变啮合刚度计算方法。计算结果表明:齿面摩擦对时变啮合刚度有很大的影响;在节点位置,不存在相对滑动,刚度和不考虑摩擦情况一致;在单双齿啮合...
作者:何卫东; 张子扬; 吴鑫辉 期刊:《大连交通大学学报》 2017年第02期
以广泛应用于工业机器人关节的RV减速器做为研究对象,综合考虑各部件弹性变形和间隙,应用ANSYS APDL建立了RV-80E减速器第二级的可参数化有限元模型,计算出13个啮合位置的应力和变形,并根据摆线针轮的啮合特性,推导出各个啮合位置的啮合刚度的等效扭转刚度,从而得到RV传动中摆线针轮的时变啮合刚度,为后续RV传动系统的力学研究提供理论基础.