裂纹损伤行星轮系的编码器信号响应特性

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转振动特征;最后根据模型进一步研究了不同裂纹损伤下的行星轮系编码器响应信号。在实验台上进行了验证,结果表明:当行星轮出现裂纹故障时,编码器响应信号中蕴含的扭转振动出现明显冲击特征;随着裂纹损伤程度增加,编码器响应信号中扭转振动的冲击特征逐渐增强,其均方根值与峭度值明显增加,可有效评估故障损伤程度。该研究结果可为编码器信号用于行星齿轮箱健康监测提供理论依据。     

含齿根早期裂纹损伤的行星齿轮箱故障机理研究

行星齿轮箱中齿根早期裂纹损伤的故障特征微弱,导致其难以被识别.为揭示齿根早期裂纹的故障机理,采用集中参数法建立计入裂纹损伤效应的行星齿轮箱传动-结构耦合非线性动力学模型.首先,基于势能法建立含齿根裂纹损伤的齿轮副啮合刚度与传动误差计算模型,通过刚度激励函数与位移激励函数将裂纹损伤的效应纳入行星传动系统的非线性动力学模型,进而求解行星传动系统的振动响应,结果表明内、外传动支路之间的传动误差差异导致各支路载荷分配不均.其次,采用ANSYSWorkbench建立箱体结构的有限元模型.将行星传动系统中太阳轮、行星架以及内齿圈的支承反力施加于箱体结构的相应轴承座处,并通过窗函数计入行星架旋转对信号的调制效应以获取行星齿轮箱的振动信号;通过对箱体振动信号的频谱分析,提取了行星齿轮箱齿根早期裂纹损伤的故障特征.最后,搭建动力传动故障模拟实验台,对存在齿根早期裂纹损伤的行星齿轮箱进行了振动测试.仿真信号与实测信号基本一致,表明所建行星齿轮箱传动-结构耦合动力学模型能准确揭示行星齿轮箱齿根早期裂纹损伤的故障机理.行星齿轮箱中齿根早期裂纹损伤的故障特征表现为以啮合频率为中心、故障特征频率的分数倍频及行星架转频为间隔的调制边带.     

复合行星齿轮系动态特性仿真分析

为了研究复合行星齿轮系振动信号频谱特征,以SD16再制造变速箱复合行星齿轮系为研究对象,建立系统动力学模型。通过系统转速特性、啮合频率以及啮合力计算分析,给出理想啮合力曲线。利用ADAMS仿真平台,对复合齿轮系动力学模型进行验证,并对双排行星架太阳轮与行星轮啮合力在系统绝对坐标系中x轴分量和y轴分量的时域和频域特性进行仿真分析,为再制造变速箱现场故障诊断频谱分析提供参考依据。仿真结果表明:啮合齿轮副啮合力时域波形与理想啮合力曲线基本一致,具有明显的波动性与周期性。在频谱分析中,齿轮副啮合频率的1倍频与2倍频为主要频率,存在明显的幅值调制现象。     

变速箱行星轮系的动力学仿真

为研究两挡变速箱行星轮系传动过程中的振动特性和轮系间轮齿动态啮合力的变化规律,利用Adams动力学软件建立变速箱行星轮系机构的动力学模型。根据变速箱的工作原理,对行星轮系的动力学行为进行仿真模拟,结果表明：行星轮系输出角速度和角加速度的曲线呈明显周期性,且仿真分析和理论结果的误差为0.6%,以此证明行星轮系仿真模型的正确性。由于轮齿啮合具有一定的周期性致使轮系振动也具有周期性的特点,输出振动角加速度在理论值0°/s²上波动。太阳轮和内齿圈分别与行星轮之间的动态啮合力主频率为2倍关系,太阳轮与行星轮径向、切向啮合力存在90°的相位差,行星轮系轮齿间的接触力满足力平衡关系,与理论分析相一致。     

描述微裂纹成核与扩展的疲劳损伤多尺度模型及其应用

利用多尺度模拟的方法建立了针对疲劳损伤累积过程中微裂纹成核与扩展阶段的疲劳损伤多尺度模型,对模型的有效性进行了实验验证,并将其应用于变幅疲劳载荷下某装甲车传动轴的疲劳寿命评估中.研究结果表明,所提模型能同时预测宏观尺度疲劳损伤与细观尺度微裂纹的成核与扩展率,利用该模型所预测的宏观疲劳损伤值与实验所测值相符.该模型既能合理地描述宏观尺度下不同应力水平的疲劳损伤演化过程,又能综合反映细观尺度下微裂纹的成核与扩展行为.利用这种多尺度疲劳损伤模型可以预测结构在疲劳微裂纹成核与扩展阶段所消耗的疲劳寿命,为各类结构疲劳损伤累积过程评估和准确进行寿命预测提供了一种新途径.     

基于ANSYS的改进型NGWN(I)行星轮系的仿真研究

针对传统NGWN(I)行星轮系的双联齿行星齿轮在运行过程中出现的径向载荷不均与存在倾覆力矩问题,提出了一种改进型的行星轮系结构,采用Solid Works分析软件建立行星轮系的装配模型,通过ANSYS分析工具进行了行星轮系齿轮的静态接触应力与静态弯曲应力的仿真计算,并将仿真计算结果与理论校核结果进行了对比．结果表明,利...     

典型工况与工作模式下混联式混合传动系统振动分析

针对发动机、电动机和行星齿轮系等子系统组成的混联式混合动力驱传动系统,考虑动力控制策略以及典型运行工况,建立了混合动力驱传动系统扭转动力学模型,分析了纯电动、混合动力和停车充电工作模式下系统的固有特性和瞬态响应.研究发现,3个模式下系统的重根频率相同且只与行星齿轮系统的转动惯量和啮合刚度等参数有关,纯电动和停车充电模式下系统的非重根频率和振型均相近;整车加速度瞬态响应与激励源干扰力矩的频率成分相同,在启动电机工作阶段和停机阶段低转速运行时,转矩波动引起的整车纵向振动较大.模式切换造成激励源转矩突变,行星齿轮系统的角加速度波动幅值明显增大.     

基于Visual Lisp的2K-H[D]型行星轮系参数化设计

行星轮系可以用少数齿轮实现较大的传动比、较高效率且结构紧凑,具有减速、增速和变速等用途,同时也可用来分解或合成运动,在工业生产中应用广泛,但行星轮系结构复杂且尚未做到设计的规范化和参数化,因此实现行星轮系参数化设计显得十分必要.本文使用VisualLisp语言对2K-H[D]型行星轮系实现了参数化设计,缩短了行星轮系的设计和研发周期,为行星轮系的设计和应用提供便利.     

齿轮传动系统冲击载荷抑制与动态参数优化

针对重载高速齿轮传动系统冲击载荷大、影响系统可靠性和使用寿命等特点,以某采煤机齿轮传动系统为例,建立了包含电机动态模型、耦合轮系和行星轮系动力学模型的采煤机动力传动系统机电耦合模型,研究了在采煤机运行过程中通过优化运动参数来降低截割传动系统冲击载荷的方法.仿真结果表明:在负载突变工况下,运动参数动态优化使截割传动系统中的冲击载荷减小.搭建了截割动力传动系统实验台架,通过台架试验研究了运动参数优化对截割传动系统冲击载荷的影响,实验与仿真所获得的传动系统冲击载荷的趋势相似,调速持续时间相近,验证了运动参数优化的有效性.     

设计参数对行星齿轮传动系统模态能量灵敏度的影响

基于矩阵摄动方法研究了设计参数对行星齿轮传动系统模态能量的灵敏度.此处所计及的设计参数包括太阳轮与行星轮、内齿圈与行星轮的啮合刚度、行星轮的支承刚度以及各构件的转动惯量.系统模态能量与系统的振动强度密切相关,高的模态能量预示着当系统受到来自齿轮啮合动载荷激励时将发生较大的振动.采用集中参数法建立了行星齿轮传动系统的动力学模型,并采用矩阵摄动方法对模态能量特征灵敏度问题进行了推导和求解.结合具体实例,分析了各设计参数对系统模态能量的灵敏度,并通过实验验证了一些设计参数选择对系统振动强度的影响.实验结论与理论分析相吻合,在一定程度上验证了设计过程中采用模态能量灵敏度分析法预估参数选择对系统振动强度的影响是可行了.     

齿间滑动摩擦对行星轮系非线性振动的影响

考虑齿间互动摩擦和时变刚度非线性因素,建立扭转行星轮系动力学模型.根据齿间摩擦的特点,将啮合周期划分为三个阶段.用解析和数值计算相结合的方法,研究行星轮系齿间滑动摩擦、齿间载荷分配系数、相位差等参数对行星轮系非线性振动和稳定性的影响.发现在考虑齿间滑动摩擦力时,行星轮系非线性动力学存在如下特点:摩擦因子对行星轮系各构件...     

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.     

复合行星齿轮传动系统分岔与混沌特性研究

建立了含中心件平移振动的拉威娜式复合行星齿轮传动系统非线性动力学模型,推导了构件间相对位移并建立了系统的运动微分方程组．采用数值积分法对方程组进行求解,得到了系统的非线性动态响应结果．综合运用分岔图、时间历程曲线、相空间轨线、庞加莱截面与功率谱分析了激励频率对系统分岔与混沌特性的影响．结果表明：齿侧间隙与时变啮合刚度等非线性因素的耦合使得复合行星齿轮传动系统内部具有丰富的非线性动力学行为;增大系统啮合阻尼比可以使系统逐渐摆脱混沌状态,进入稳定的周期运动．     

某型拉维纳式齿轮变速器轮齿结构设计

为提高双排行星轮系齿轮变速器设计过程中各轮轮齿结构的合理性,以某型拉维纳式齿轮变速器为研究对象,首先分析了该齿轮变速器的结构组成和工作原理,明确了各挡位动力传动路线;其次计算了各挡位自由度与传动比,分析了该轮系的运动学特性;最后通过邻接条件、同心条件与安装条件,校核该齿轮变速器行星轮系的装配条件。结果表明：各齿轮轮齿结构能够满足双排行星轮系的装配条件,并能够实现运动确定、速比合理的7挡变速功能。     

船载测控雷达传动减速箱的动力学建模与仿真研究

本文针对船载测控雷达传动减速箱的结构特点,在建立传动减速箱动力学模型的基础上,分析研究了传动减速箱的典型故障模式,建立了行星齿轮典型故障模型并进行了数值仿真,提出了面向故障检测与预测的故障特征,并在分析行星减速箱齿根裂纹故障机理的基础上,针对不同尺度和转速下的疲劳裂纹进行了静态和动态分析,为船载测控雷达天线结构的状态监测、故障诊断与预测提供理论依据。     

行星传动啮合相位计算方法研究

行星传动啮合相位是影响系统动态特性的一种重要因素,调节啮合相位可以实现系统的振动抑制。建立了一种计算行星轮间啮合相位的计算方法。详细讨论了任一行星轮处外啮合与内啮合相位差的计算过程。计算实例验证了方法的有效性,并可根据计算结果确定每个行星轮处更为精确的刚度及误差激励。     

车辆多级行星传动系统强迫扭转振动与动载特性

针对某车辆行星传动系统,以发动机动态转矩为激励,采用集中参数法建立纯扭转强迫振动模型,利用拉格朗日方程建立系统微分方程并进行求解。分析了各部件在同一档位的振幅特性,得出不同部件的振动特点。研究了不同档位下行星排的振动,得出行星排在空载与受载时扭振的差异。最后对行星排啮合力波动量和动载荷系数进行计算,为行星传动系统设计和动态分析提供了依据。     

行星齿轮转向桥的设计与分析

汽车的转向性能主要由车轮转向半径所决定,为提升汽车转向性能,提出了一种基于行星轮系的汽车转向机构—行星齿轮转向桥。该转向桥利用轴转向代替传统的轮转向,达到减小汽车转向半径的目的。本文利用相关性能指标对比分析了轴转向与轮转向的转向性能。同时对行星齿轮转向桥进行结构与参数设计,并利用ANSYS对转向桥相关部件进行静力学分析,探究其结构可靠性。最后利用MATLAB进行动态分析,对转向桥理论研究进行结果验证。结果表明:采用轴转向的行星齿轮转向桥相较于传统轮转向能够有效减小汽车转向半径、提升汽车灵活性。     

加工番茄果秧分离技术发展现状分析

介绍了国内外加工番茄收获机械实现果秧分离的方法,即梳齿法、机械手采摘法和振动分离法等,着重对目前应用较为普遍的带式振动分离机构和偏心块式振动分离机构的结构、工作原理及特点进行了分析,并结合W-W型非圆齿轮行星轮系运动特点,进而提出了利用W-W型非圆齿轮行星轮系取代现有机构,实现加工番茄果秧有效分离的方法。