含有浮动组合内齿圈的人字齿行星齿轮系统静态均载特性

基于集中参数法,建立含有浮动组合内齿圈的人字齿行星齿轮传动系统静态均载计算模型,并针对其进行静态均载特性行为的理论研究。考虑时变啮合刚度、各构件偏心误差激励、中心构件浮动等影响因素,并利用傅立叶级数法求解系统载荷平衡方程,定性地分析各构件偏心误差、中心构件浮动方式及浮动量、柔性内齿圈扭转刚度等参数对系统静态均载特性行为的影响。研究结果表明:系统均载系数随着偏心误差的增大而增大,构件偏心误差共同作用对均载系数的影响比构件偏心误差单独作用时的影响大;柔性内齿圈扭转刚度的改变对太阳轮、内齿圈的浮动量及系统的均载系数均有影响;含有浮动组合内齿圈的人字齿行星齿轮系统较一般人字齿行星齿轮系统有更好的均载效果。     

考虑制造误差的人字齿行星传动均载特性

以人字齿行星齿轮传动系统为研究对象,基于齿轮系统动力学理论和牛顿运动定律,考虑各构件制造偏心误差和齿廓误差、时变啮合刚度、轴承支承刚度以及陀螺效应等因素,运用集中参数法建立考虑人字齿轮实际结构特点的该型传动弯-扭-轴耦合动力学模型;通过计算在不同浮动方式下的系统均载系数,获得太阳轮偏心误差以及齿廓误差与系统均载系数关系曲线,进而分析在不同浮动方式下制造误差对人字齿行星传动均载特性的影响;同时对比分析在有太阳轮浮动和非浮动情况下,太阳轮的径向浮动能力。研究结果表明:制造误差和构件浮动对人字齿行星传动均载性能有显著的影响,构件浮动可以明显地改善系统均载特性,并且系统均载系数随制造误差的增加而增大;与非浮动情况相比,浮动太阳轮时太阳轮中心径向位移量明显较大,提高了太阳轮浮动能力。     

基于承载啮合特性的斜齿轮行星系统均载分析

为了改善斜齿行星齿轮系统的均载性能,结合行星齿轮功率分流传动、汇流传动及构件浮动的特点,建立系统多个齿轮齿面加载接触分析模型,进行静力学均载特性分析．该模型以安装误差和构件浮动对各齿轮副接触间隙的影响为切入点,将几何分析与力学分析紧密融合,通过数学规划与优化的方法快速得到加载后各齿轮副齿面载荷分布与构件径向浮动量．相比于目前最常用的行星轮系静力学、动力学集中质量建模方法(集中力系模型),该方法是一种分布力系模型,具有一定先进性．结果表明：构件浮动是各内(外)齿轮副相对齿面初始齿间间隙逐渐协调并趋近相等的过程,当仅考虑太阳轮、齿圈中心距安装误差影响时,其径向浮动可实现完全均载;由于轴交角安装误差导致内(外)齿轮副几何传动误差及齿面接触位置不同,因此构件浮动能改善但不能实现理想均载;该方法可为高精度斜齿轮行星传动的均载设计与分析提供理论参考．     

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.     

偏心与安装误差对封闭差动人字齿轮传动系统静力学均载特性的影响

基于集中参数理论,建立了采用中间浮动构件的封闭差动人字齿轮传动系统静力学模型.通过计算载荷不均匀系数,获得了齿轮偏心误差、安装误差与载荷不均匀系数间的关系曲线,进而分析了偏心与安装误差对传动系统均载特性的影响.结果表明:各行星轮/星轮偏心误差的初相角相同时,行星轮/星轮的偏心误差对系统两级载荷不均匀系数没有影响;与差动...     

内齿圈结构类型柔性及均载与动载特性对比分析

随着工业的发展,对于行星传动系统均载和动载亦提出了更高的要求,在传统的内齿圈结构的基础上薄壁柔性内齿圈及采用弹性支撑等类型的柔性内齿圈得以设计与应用。各类型内齿圈的结构特点与柔性差异及对系统均载和动载的影响甚少有文献报道,造成了系统传动构件在设计选用时的盲点。通过搭建各内齿圈结构有限元模型,对比分析了各内齿圈的结构特点与柔性差异,结合行星传动系统动力学模型,获得了考虑系统误差时不同内齿圈结构下系统均载系数和动载系数的差异。分析表明传统内齿圈的柔性最差,系统的均载系数和动载系数较采用柔性内齿圈结构明显偏大。薄壁柔性内齿圈结构的均载效果最好且波动平滑,但系统的各支路的动载系数波动增大。弹性销内齿圈结构综合时变啮合刚度波动剧烈,处于销钉位置时刚度明显增大,系统的均载系数降低且杂乱无章,动载系数增大。     

不同工况下钢塑齿轮组合行星传动的振动特性实验研究

为了了解不同工况下钢塑齿轮组合行星传动系统的振动特性,对行星传动系统中的内齿圈,行星轮和太阳轮依次用塑料材料制造的齿轮进行替换,从实验方面研究不同转速和载荷对其振动特性的影响。实验研究分析结果表明:依次用塑料材料制造的齿轮置换内齿圈,行星轮和太阳轮后对行星齿轮传动系统的振动特性影响很大,合理地引入塑料齿轮可以极大地降低啮合动载荷,从而有效地抑制传动系统的振动和噪声。     

太阳轮偏心误差对人字齿行星传动动态特性影响

以人字齿行星齿轮为研究对象,考虑人字齿轮实际结构,基于集中参数理论,建立计入各个构件轴向振动的人字齿轮行星传动广义动力学模型,建模中考虑制造偏心误差和齿廓误差、轴承支撑刚度、轮齿时变啮合刚度和陀螺效应等影响因素.该模型可用于具有不同类型制造误差和任意数目行星轮的人字齿行星传动振动性能分析.采用数值算法求解系统受迫振动响应,分别分析了时域和频域动态响应.以太阳轮制造偏心误差Es为例,着重研究Es对人字齿行星传动动态特性影响规律.结果表明:制造误差Es增强了人字齿行星传动系统中的动态响应以及动态啮合力的波动.     

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...     

基本构件浮动式行星轮系的振动特性

基本构件浮动是解决行星轮系均载问题的有效方法,基本构件浮动会改变整个行星轮系的模态,此类轮系设计过程中,需首先开展其固有特性研究,以规避共振区.研究了圆盘行星架浮动、太阳轮浮动、太阳轮与圆盘行星架同时浮动以及无构件浮动4种情况下行星轮系的振动特性,利用CATIA对行星轮系进行了参数化实体三维建模与干涉分析,通过有限元软件WORKBENCH进行了模态分析,分别提取了前10阶固有频率与振型,并对结果进行了分析和对比.论文研究可为基本构件浮动式行星轮系设计时共振区的规避提供参考和依据.     

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。     

多工况下兆瓦级海上风电齿轮箱均载性能优化设计

针对兆瓦级海上风电齿轮箱行星级均载性能易受到时变非扭载荷影响的问题，该文提出了多风速工况下风电齿轮箱行星级均载性能优化方法。通过建立某型5 MW海上风电齿轮箱系统动力学模型，分析不同风速工况对其行星级内部激励和均载特性的影响规律，进而采用支持向量回归方法，重构风速工况齿轮修形参数均载系数之间的映射关系，建立考虑不同风速工况影响的齿轮箱行星级均载系数优化模型，实现多风速工况下行星级齿轮修形参数优化设计。研究结果表明：由风速工况变化造成的时变非扭载荷会使行星级的齿面和轴承出现偏载现象，并且在低风速工况时非扭载荷会显著降低行星级均载性能；优化后的风电齿轮箱在不同风速工况下其行星级内部激励均明显降低，齿面和轴承载荷分布更加均匀，均载性能得到明显提升。     

时变摩擦系数对准双曲面齿轮动力学行为的影响

建立了考虑时变摩擦系数和润滑状态的准双曲面齿轮14自由度非线性动力学模型。提出了准双曲面齿轮混合弹流润滑摩擦模型,反映了齿轮传动系统的润滑状态,即齿面啮合既有润滑油膜接触又有粗糙峰接触的混合状态。在混合弹流润滑状态下,对时变摩擦系数对齿轮系统动力学行为的影响作了深入分析。通过载荷承载系数求出啮合线上各接触点瞬时摩擦系数并带入系统动力学方程中,考察了齿轮系统动态啮合力和传递误差变化趋势,对比了恒定摩擦系数和时变摩擦系数对齿轮动态响应的影响。不同载荷和速度下的仿真结果表明,时变摩擦系数对准双曲面齿轮系统动力学行为具有轻微的影响。     

超环面行星蜗杆传动系统的动力学建模

为研究超环面行星蜗杆传动的自由振动特性,建立了超环面行星蜗杆传动的三维动力学模型.考虑该模型中行星蜗轮个数、质量和材质等设计参数,首次将滚动体作为系统的一个部件进行建模,对动态啮合力进行了计算.该三维模型为研究设计参数对自由振动特性的影响奠定了基础.     

齿顶修形行星轮系啮合刚度分析

以含有太阳轮减重孔、齿圈固定孔、柔性系杆的行星轮系为研究对象，基于ANSYS软件，建立了考虑实际结构的修形行星轮系有限元模型.基于该模型，研究了齿顶修形以及减重孔、齿圈轮缘厚度、柔性系杆等齿轮结构对行星轮系时变啮合刚度的影响.研究结果表明:齿顶修形改变了啮合刚度曲线的形状和数值大小;减重孔增大将导致啮合刚度减小而齿圈支持率变大使啮合刚度增加;同时，系杆越柔，行星轮系啮合刚度波动越小.研究结果可为实际生产中考虑修形的行星轮系设计提供理论依据.     

考虑变位系数的直齿轮啮合特性分析

使用有限元方法研究直齿轮传动的啮合特性.基于APDL建立变位直齿轮副参数化有限元模型,采用显式动力学分析软件LS-DYNA对齿轮副啮合过程进行数值仿真,得到齿轮啮合产生的动态接触力以及动态传递误差,研究了齿轮变位系数对于齿轮啮合特性的影响,将动态传递误差与静态传递误差进行对比,分析了二者产生差异的原因.研究表明不同变位系数下,啮合频率都是主要的频率成分,其他频率成分的幅值受到变位系数的影响,接近固有频率的倍频幅值较大.静态传递误差与动态传递误差在时域和频域上都存在较大区别.     

NW型双自由度行星轮系的可靠性研究

通过建立NW型双自由度行星轮系的齿数优化模型和可靠度模型,推导出以两个输入构件转速和转矩为变量的构件负载与寿命关系表达式。结合实例,运用齿数优化结果,研究了负载、齿宽和速比分配系数等因素对太阳轮以及整个系统可靠性的影响。研究结果表明:合理配置齿数尤其太阳轮的齿数,对系统可靠度有举足轻重的作用;在一个输入动力参数不变的情况下,系统的可靠度随速比分配系数和负载的增大而减小,随齿宽的增大而增大。     

钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性研究

为了深入了解钢质行星齿轮传动系统引入塑料齿轮后的振动特性,文中建立了钢/塑齿轮组合行星传动的动力学分析模型和实验模型,对4种钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性进行了理论分析与实验研究,分析了组合方式对行星传动振动特性的影响。数值仿真与实验研究结果表明：塑料齿轮的引入对行星齿轮传动的振动特性影响很大,显著地减小了太阳轮-行星轮和内齿圈-行星轮的啮合动载荷;有效地抑制了行星齿轮传动的齿轮啮合频带振动和高频带振动;组合方式对行星齿轮传动的振动特性影响显著,合理地采用钢/塑齿轮组合行星传动结构可以极大地降低啮合动载荷,从而显著地降低传动系统的振动和噪声。