非对称渐开线圆柱齿轮建模与扭转振动仿真

为研究非对称渐开线圆柱齿轮的动力学特性,在对传统的非对称齿轮扭转振动模型进行动力学等价变换的基础上,建立了基于虚拟样机技术的非对称齿轮动力学模型. 利用该模型,综合考虑齿轮啮合过程中时变啮合刚度和啮合阻尼的影响,进行对称及非对称齿轮振动特性的时域和频域分析,并与数值仿真和实验研究的结果进行比较. 结果表明:该模型仿真与数值仿真和实验研究的结果相吻合.     

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。     

电动汽车两挡自动变速器噪声分析与优化

基于某款电动汽车两挡自动变速器,以齿面载荷分布和齿轮传递误差为优化目标,对比分析齿轮微观修形对电动汽车两挡自动变速器振动噪声的影响.建立电机转子-变速器刚柔耦合动力学模型,以变速器轴承处的振动加速度为激励,计算变速器在额定工况下的近声场辐射噪声云图和辐射声功率.结果表明,齿轮修形后变速器辐射噪声得到较好抑制,对指导变速器的优化和降低变速器的振动具有参考意义.     

齿轮裂纹对动载荷谱的影响

基于摩擦学和齿轮系统动力学,同时考虑到轮齿摩擦、时变啮合刚度、偏心质量和综合误差的影响,创建了齿轮传动系统六自由度耦合动力学模型.利用自适应及变步长数值仿真方法对其进行了非线性振动研究,比较了完好齿轮与带裂纹故障齿轮的振动特性,分析了齿根裂纹对齿轮传动系统载荷谱的时域特性、频域特性和时频特性的影响.     

汽车变速器传动齿轮对角修形量计算方法

针对汽车变速器齿轮传动中的振动及噪声问题,从齿轮几何学角度出发,提出了斜齿轮副对角修形量的计算方法.根据齿轮啮合原理,建立了斜齿轮副两啮合工作齿面满足任意瞬时连续相切接触条件的啮合方程,并将方程求解转化为两啮合齿面法向间距最小以及法向量偏差最小的优化问题,从而确定了对角修形量.同时,基于Masta仿真平台建立目标变速器的三维模型,并根据对角修形的参数对目标齿轮副的啮合性能进行仿真试验验证.仿真试验表明,变速箱主减速齿轮副对角修形后常用工况下的传动误差明显降低,齿面载荷分布更加合理.     

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.     

自动变速器传递误差的多目标优化方法

自动变速器(AT)的单对齿轮同时参与多个挡位的啮合,在对齿轮进行微观修形以减小传递误差时需要综合考虑多种工况.针对多工况多目标函数,以齿轮微观修形参数为设计变量,通过对比4种优化方法的传递误差结果,设计了适用于多目标多工况的传递误差优化分析方法,并在该方法中集成了灵敏度分析.研究结果能为变速器振动噪声设计提供一定的理论参考.     

面齿轮副扭转振动建模与分析

面齿轮副在航空领域和汽车领域具有重要的应用前景。扭转振动问题是面齿轮副的核心问题之一。该文研究了面齿轮副扭转振动的建模与分析方法。建立了单输入单输出面齿轮副扭转振动模型,该模型包含非对称时变啮合刚度、间隙非线性、静态传动误差等因素。基于加载接触分析,提出面齿轮副扭转啮合刚度的计算方法,并对某型面齿轮副的非对称时变啮合刚度进行了计算。通过与Abaqus有限元动力学计算结果进行对比,验证了扭转振动模型的有效性。基于所建立的模型,分析了面齿轮副设计状态时的动态特性,研究了啮合刚度、啮合间隙、静态传动误差、扭矩波动等因素对面齿轮副动态特性的影响,以及面齿轮副蕴含的非线性动力学响应。结果表明:所提出的面齿轮副扭转振动建模方法是有效的,所建立的模型能够用于研究面齿轮副的啮合特性、动态特性,指导以及校核面齿轮副的设计。     

基于参数非线性的二级行星减速器扭转振动分析

为掌握多元非线性参数对二级行星减速器动态特性的影响,在综合考虑齿轮副之间的时变啮合刚度、综合传递误差、啮合阻尼以及齿侧间隙的情况下,基于集中参数法建立了减速器纯扭转振动模型,采用变步长的Runge-Kutta法求解系统动态响应,获得了各级内、外齿轮副之间的振动特性时域数据,以及动态啮合力.理论求解与实验结果最大误差值0.98,平均误差0.05,一级振动及动态啮合力大于二级;同级中太阳轮振动大于行星轮,内、外啮合齿轮副动态啮合力基本相当.频域分析显示:主要振频为齿频和啮频相互耦合所致;一级行星轮齿频为12.93Hz,接近第一阶主振频12Hz;二级啮频62.37Hz,接近第二阶主振频62Hz,成为系统前两阶激振源.     

以振动最小为目标的汽车变速箱齿轮动态优化设计

提出将一对相互啮合的渐开线圆柱斜齿轮简化为双质块双弹簧振动模型的解题思路.根据这一振动模型,推导了齿轮副的平均单齿刚度、单对轮齿啮合综合刚度、有效质量、固有频率与临界转速等一系列计算公式.以振动最小为优化目标函数,对汽车变速箱的高速级斜齿轮传动进行动态优化设计,得到满足实际需要的最优化参数.     

基于有限元的汽车变速器耦合系统动力学分析

利用三维实体单元、弹簧阻尼单元和耦合矩阵单元的混合有限元方法建立了某型汽车变速器有限元实体模型,对三档下的变速器传动系统和总成进行了模态分析;对包括斜齿时变啮合刚度、冲击和误差激励在内的两个内部激励作用下的变速器传动系统耦合模型动态响应进行了计算.结果表明,三档特定工况下变速器不会发生共振;耦合系统振动响应频谱成分存在分频、倍频及调制频率成分,振动响应表现出多周期的非线性特性.该研究为变速器的噪声分析和优化设计打下基础.     

改善汽车变速器壳体端面波纹度的优化路径分析

为解决某汽车变速器壳体端面在实际加工过程中存在的波纹度问题,通过采用加速度传感器与PCI采集卡在LabVIEW数据采集程序设计平台下进行现场数据采集,实现该变速器壳体端面的振动参数测量;随后借助有限元模态分析以及谐响应分析得出激励响应频谱图,进而指导优化改进装夹定位模式,来改变该汽车变速器壳体端面的加工振动特性,使其固有频率偏离加工激励频率以达到减小加工振动的目的;再次理论测试分析发现该汽车变速器壳体的一阶模态固有频率从212Hz提升到了226 Hz,有效避开了铣削加工的激励频率,同时在加工频率210 Hz处的变形量只有0. 131 mm,相对于原装夹定位模式(1. 13 mm)下降了一个数量级,说明在新定位模式下的加工振动情况有了较大幅度改善;最后通过现场加工诊断测试,结果表明重新装夹后振动信号强度明显减弱,加工表面无显著振纹。可见研究成果可以保证机加工环境下该汽车变速器壳体端面的表面质量与加工性能,为进一步研究该铣削结构系统的振动特性和后期振动故障诊断及动态特性提供依据。     

起升动载激励下岸桥起升传动系统动态特性

为研究岸桥起升传动系统在起升复杂工况下的动态特性,建立了起升机构的动力学模型,模拟了传动系统所受的起升动载.考虑传动系统中齿轮副的时变啮合刚度和支撑刚度,建立了起升传动系统平移-扭转耦合的动力学模型,得到了电机从启动到匀速最后减速到停止的起升过程中传动系统各构件的振动响应,并对不同阶段的啮合力进行了频域分析.研究表明,传动系统各构件的扭转振动与起升动载有相同的变化趋势,且由于起升速度的变化,加速和减速阶段的啮合力频谱出现了边频带现象.     

汽车变速器壳体多工况自适应性拓扑优化方法研究

为解决汽车变速器壳体多工况拓扑优化适应性问题,提出一种基于折衷规划拓扑优化理论的汽车变速器壳体多工况自适应性拓扑优化思路.以某前横置变速器壳体为研究对象,以刚度最大、柔度最小为优化目标,借助Hyperworks分析软件,开展变速器壳体折衷规划自适应拓扑优化设计方法研究.经有限元分析验证,运用折衷规划拓扑优化方法形成的变速器壳体结构设计模型,在一/倒档两典型工况下的目标函数都逐渐收敛于最小值,各档位柔度均达到最小,可同时满足汽车各工况下变速器壳体强度可靠性要求.应用实践表明,折衷规划拓扑优化法是一种有效解决复杂结构体多目标优化问题的可行方法.     

齿轮振动信号的压缩感知采集与故障诊断

传统的采样策略会产生大量的数据,为了减少齿轮振动监测中的数据量,在压缩感知的基础上,建立了齿轮振动信号采集和重构模型。首先通过高斯随机矩阵对振动信号进行压缩测量、传输和存储压缩后的信号可以节省成本。信号重构归结为一个最优化问题,应用正交匹配追踪求解信号重构问题。进而得到重构信号的Hilbert解调谱,从Hilbert解调谱中提取特征频率,以特征频率能否识别来评价信号重构的效果。仿真实验和齿轮实验证明了模型的有效性。     

全电直驱集成动力系统扭振固有特性灵敏度分析及动力学设计

为全面掌握纯电动汽车动力传动系统扭振固有特性,提高系统的平顺性,对系统扭振特性进行深入研究,以一种新型全电直驱集成动力传动系统为研究对象,提出了综合考虑电机电磁刚度、齿轮时变啮合刚度等因素耦合作用的建模方法,建立并验证了8自由度力学分支模型,计算和分析了系统的固有频率和振型;基于直接求导法对固有频率进行灵敏度分析,改进了集成系统特征参数,并联合仿真分析了参数优化前后系统的动态变化。结果表明:考虑电磁刚度可得到"零阶"固有频率,能呈现丰富的动力学现象;低阶振动表现在车轮、车身位置,高阶振动表现在变速器部分。基于灵敏度分析结果,系统对应的临界转速5 097 r/min,超出了常用转速范围;电机轴角加速度频域响应最大波动幅值减小了25.9%,整体波动幅值明显减小;变速器输出轴最大波动转速减小了0.26%。此研究成果可为机电耦合系统的固有特性与灵敏度分析提供理论参考。     

齿轮故障诊断中振动信号的提纯和重构

在分析了齿轮振动产生机理和振动信号频谱特征的基础上 ,提出了齿轮振动信号提纯和重构的诊断分析方法 .与传统的窄带滤波相比 ,该方法可识别出齿轮啮合副中有故障的齿轮 .由于消除了 2个齿轮间的相互干扰 ,由该方法提纯重构信号的幅值包络、相位信息和瞬态频率 ,能更准确地反映出齿轮的故障 .     

齿轮传动激励下采煤机摇臂振动特性

为研究采煤机摇臂齿轮系统啮频耦合规律及齿轮传动激励下摇臂壳体振动特性,进行摇臂振动特性实验.根据齿轮参数,计算啮合频率,得到齿轮传动激励频率成分.通过有限元模型及实验模态分析,得到摇臂固有特性.通过振动特性实验,测量摇臂振动加速度,进行时域及频域分析,得到传动系统啮频耦合规律.结果表明:传动系统启动冲击约为重载截割冲击的2倍;平稳运行时行星级振动峰值最大;摇臂形成了以第3、第5阶振型为主的弹性振动;行星级与惰轮级结合处频率耦合作用最强,主要形式为各特征频率倍频组合频率.频率耦合是造成摇臂共振的主要原因.     

船用齿轮传动的动态优化设计

考虑齿轮副的时变啮合刚度、啮合阻尼及轮齿的综合误差,建立了船用齿轮传动系统的动力学模型;将齿轮副接触线长度变化代替齿轮瞬时啮合刚度的变化,啮合阻尼和齿面摩擦等效为粘性阻尼以提高求解效率.并以齿轮的振动加速度和质量为目标函数,对船用齿轮传动进行多目标动态优化,有效降低船用齿轮的振动水平和质量.