圆柱齿轮分扭传动系统的均载特性及试验研究

运用集中参数法建立含齿面摩擦的动力学方程,根据系统闭环特点消除传动系统的刚体位移;采用Runge-Kutta法获得扭转刚度对传动系统动态均载系数的影响,并在3种工况下下开展2组传动系统均载性能的试验及对比分析。研究结果表明:通过减小双联轴扭转刚度获得的大变形可有效补偿齿轮副中心距位移、齿轮侧隙等引起的系统偏转角,改善均载性能;均载系数试验值和理论值之间的相对误差小于10%;在相同工况下,第2组均载系数的试验值均比第1组的低,试验结果验证了理论研究模型的有效性;为获得较好的均载性能,在满足强度的条件下,可尽量增大双联轴的柔度。     

一般性直齿面齿轮双分支传动系统静态均载特性

为系统研究面齿轮分支传动系统的静态均载特性,分析了非正交偏置的一般性直齿面齿轮双分支布置形式、系统啮合相位差,考虑安装误差和弹性变形推导了系统的变形协调条件,并与扭矩平衡条件和静力平衡条件联立,建立了非正交偏置的一般性直齿面齿轮双分支传动系统的静力学扭矩分配模型,给出了静态均载系数的计算方法,分析了安装误差、输入载荷、支撑刚度、扭转刚度及啮合刚度波动幅值对静态均载特性的影响.结果表明:分流级轴错角误差对均载性能影响最大,且当存在安装误差时,输入载荷和扭转刚度对均载性能有重要影响;为获得系统的均载,应消除啮合相位差影响,并采用偏置分流传动形式,同时减小输入小轮支撑刚度及各齿轮副啮合刚度波动幅值.     

同轴面齿轮分扭传动的动态均载特性

为了解决同轴面齿轮分扭传动在工程应用中的载荷分配不均问题,针对该传动构型不均载机理与动态均载特性展开研究。从功率流的角度分析了同轴面齿轮分扭传动中载荷分配不均问题,基于变形协调基本原理推演了支路载荷分配的过程,指出了影响载荷分配的主要因素;利用多啮合齿轮系统快速建模方法建立了同轴面齿轮分扭传动系统弯扭轴耦合集中参数齿轮动力学模型,并基于动态啮合力的求解定义了系统动态均载性能的衡量方法;分析了同轴面齿轮分扭传动系统中各齿轮副综合啮合误差,并给出了支路无载传动误差的计算方法;通过算例,研究了支撑刚度与无载传动误差对系统动态均载性能的影响规律。研究结果表明:同轴面齿轮分扭传动不均载产生的本质原因是各支路的刚度及无载传动误差参数不对称;输入齿轮及两惰轮径向支撑刚度对系统均载性能影响较大;调整无载传动误差可以有效地改善系统均载性能。研究结果对同轴面齿轮分扭传动的均载设计具有一定的参考意义。     

基于变形协调的双重功率分流轮系均载特性

针对双重功率分流系统的载荷均匀分布问题,建立了该系统的拟静力学模型,并根据系统构成功率流闭环的特点,推导出了系统的扭转角变形协调条件.将该条件与系统的力矩平衡条件和弹性支撑条件联立,并运用当量啮合误差和等效啮合刚度理论,计算出了各齿轮副传递的扭矩,最终得到了系统的均载系数.文中还从静力学角度分析了各构件安装误差和制造误差对系统功率分流的影响.结果表明,这些误差对系统的均载特性共同起作用,单独减小某一种误差,并不能达到最好的均载效果.     

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。     

双排行星齿轮系统的静态均载特性行为

建立双排行星齿轮传动系统的计算模型,并针对其进行静态均载特性行为的理论研究。模型中考虑各级行星齿轮的偏心误差,静态传递误差,时变啮合刚度等参数,并利用傅里叶级数法求解系统载荷平衡方程。定性地研究行星轮的偏心误差,齿圈的支撑刚度,行星轮的支撑刚度以及一级行星架的扭转刚度等参数对系统静态均载特性行为的影响,并据此得到一些理论分析结果。该研究延伸和扩展了对双排行星轮系均载特性行为的认识,并为进一步进行动力学均载行为的理论和实验研究形成一定的基础,同时也为双排行星轮系的设计提供一定的参考。     

正齿轮传动的动载荷影响因素分析

本文用状态空间方法计算了各种单级和多级齿轮传动系统的动态特性,分析了齿轮参数和齿轮误差对传动系统动态性能的影响,并研究了多级齿轮传动系统中联接轴扭转刚度和各级齿轮啮合刚度相位排列对系统动态的影响,为高速齿轮设计提供了指导性的意见。     

偏心误差对新型行星齿轮传动系统均载特性的影响

针对微小型行星齿轮传动系统存在传动精度低、承载性能差、载荷分配不均的问题,提出微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统模型;基于弹性力学分析法,建立偏心误差对齿轮传动系统弹性形变的关系,推导出传动系统载荷分配系数公式,研究了偏心误差对该传动系统载荷分配系数的影响。研究结果表明:在偏心误差作用下,汇流级均载系数小于分流级,汇流级均载性能优于分流级;行星架作为连接分流级与汇流级的重要部件,其偏心误差对分流级、汇流级的均载系数影响均比同级其他偏心误差影响大;双排行星轮啮合齿数极剧增大,误差补偿效果很好,平衡了载荷,行星轮偏心误差对分流级、汇流级的均载性能影响最小。     

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.     

封闭差动行星传动系统中心轮动力学浮动量分析

基于集中参数振动理论,建立采用中心轮浮动的封闭差动行星传动系统动力学模型.考虑支撑的弹性变形、啮合齿轮副的时变啮合刚度激励和齿轮误差激励.计算系统两级中心轮的浮动量,获得齿轮误差、支撑刚度与系统两级中心轮浮动量间的关系曲线,分析误差、支撑刚度对系统两级中心轮浮动量的影响.研究结果表明:系统两级中心轮浮动量随误差增大而增大;差动级中心轮的浮动量远比封闭级的浮动量大;差动级齿频误差引起的中心轮浮动量远大于偏心误差引起的浮动量,差动级中心轮浮动量对齿频误差比偏心误差敏感;可以适度减小系统两级中心轮的支撑刚度来提高两级中心轮的浮动能力;为实现差动级中心轮较高的浮动能力,差动级中心轮应采用较小的支撑刚度.     

行星传动均载及动载系数定义改进与分析

针对目前对于行星传动中的均载与动载的定义存在差异并与ISO齿轮标准不相符的问题,对行星传动系统均载和动载特性进行了分析并给出了更加准确的定义。该定义修正了现有文献对瞬时动载系数中的静载荷定义理解的误区,并对均载系数定义中未能包含系统所有因素的影响(缺失齿轮振动影响)以及动载系数定义并非仅含齿轮振动影响予以纠正。此外,建立了考虑时变啮合刚度、陀螺效应及综合误差的行星传动系统平移扭转耦合动力学方程,同时对系统行星轮存在偏心误差和位置误差下改进前后瞬时均载系数和瞬时动载系数进行了对比,更加准确地获得了系统特性变化状况,突出了改进后的优点,为行星传动系统的减振和降噪提供了参考。     

正交面齿轮传动系统的非线性振动特性

基于集中参数理论,考虑支撑的弹性变形、啮合齿轮副的时变啮合刚度激励和误差激励,建立正交面齿轮传动系统的多自由度弯曲-扭转-轴向移动耦合振动三维空间动力学模型;采用有限元方法计算点接触面齿轮传动系统的轮齿啮合刚度;借助动态相对传动误差,合并两轮转动自由度,将系统等效处理为5自由度非线性振动方程;采用自适应变步长Runge-Kutta数值积分方法,获得该系统的动态响应,并分析间隙对动载荷系数的影响。研究结果表明:随着啮合频率的变化,系统将出现单周期、2倍周期、拟周期和混沌响应;在周期响应状态下动载荷系数对间隙较敏感;间隙的改变对齿轮副的冲击状态没有影响,需通过调整支撑刚度等参数来实现单边冲击。     

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。     

风电齿轮箱人字行星传动的动态分析

基于齿轮系统动力学和Lagrange方程建立了人字行星齿轮传动系统的弯-扭-轴耦合动力学计算模型,并进行动态分析,分析结果对人字行星齿轮传动系统的设计有指导意义。模型中将人字齿轮当作2个斜齿轮来处理,考虑了左右端斜齿轮之间的交错角,轮系的弹性耦合和负载惯性。通过计算获得系统均载系数关系曲线,进而分析左右端斜齿轮之间的交错角和耦合扭转刚度对其的影响。分析结果表明:在左右端斜齿轮之间的交错角为π/2时,两端的均载效果最好;同时左右端斜齿轮之间的耦合扭转刚度对均载的影响不大。     

基于分流均衡要求的行星传动基本构件浮动量分析

根据从动力学角度建立的行星传动系统计算模型,考虑系统的误差、工况条件、构件的支承刚度对基本构件浮动量的影响,推导行星传动的动力学方程;计算在载荷分流均衡要求下基本构件的浮动量;分析系统主要设计参数对浮动量的影响,为行星齿轮传动系统的均载结构设计提供依据.研究结果表明系统的浮动量随着对载荷均衡要求、转速、系统行星轮个数、基本构件支承刚度和系统构件误差的增加而增大,各构件的误差对系统浮动量的影响有累加作用;系统的误差、工况条件、构件的尺寸参数和支承刚度等因素均影响系统的浮动量,在实际分析中要予以考虑.     

少齿差行星减速器非线性耦合振动研究

以少齿差行星减速器为研究对象,综合考虑时变啮合刚度、齿轮传递误差、齿侧间隙及轴承支撑刚度和阻尼等因素,采用集中质量法建立了弯-扭耦合8自由度非线性振动模型,运用四阶五级的RKF法对动力学方程进行求解;研究了减速器的非线性耦合振动,并进行实验分析对比.结果表明:双联齿轮振动位移和速度最小,固定齿轮扭转角位移和角速度最小,且扭转方向比y方向的振动平缓;固定齿轮、输出齿轮振动为近混沌状态,双联齿轮振动复杂为混沌运动状态;齿轮动态啮合力和轴承动载荷均呈现周期性.该耦合动力学模型仿真结果与实验测试结果基本符合.     

某型变转速直升机传动系统动力学特性分析

参考国外两级变速传动构型,基于某型直升机主减的结构布局,设计两级变转速直升机传动系统。利用集中质量法建立该型变转速直升机传动系统的动力学模型,模型中考虑时变啮合刚度、齿面摩擦、行星轮系的啮合相位以及各级齿轮副的综合传递误差等因素,推导系统的动力学微分方程。利用龙格库塔法进行数值求解,对比分析变转速直升机在相同工况下,高速级与低速级传动路径中系统的固有特性、动载荷、行星轮系的均载以及系统各级齿轮传动之间的耦合响应特性,研究输入功率、输入转速和摩擦因数对系统动力学特性的影响。研究结果表明:系统高速级路径中各级齿轮动载系数波动幅度较小,但低速级路径中两级行星轮系均载特性更优;可通过适当提高输入功率,降低输入转速来改善变速系统的动力学特性。     

基于啮合特性的人字齿轮动力学建模与分析

利用人字齿轮啮合特性的分析结果,准确计算人字齿轮轮齿时变啮合刚度激励和误差激励。根据齿轮啮合冲击模型,计算人字齿轮啮入冲击激励。根据人字齿轮的均载传动特性,综合考虑上述3种激励,利用集中参数理论建立人字齿轮12自由度弯曲—扭转—轴向变形耦合的三维空间动力学模型。应用牛顿第二定律,建立系统的振动方程,对方程进行消除刚体位移和量纲归一化处理。采用变步长四阶龙格库塔法(Runge-Kutta)求解,得到系统的振动响应和动态特性。结果表明:人字齿轮动力学模型的建立、求解和分析为其动态设计奠定了基础。     

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...     

两级星型五分支传动静态均载分析

为分析两级星型五分支传动系统的均载问题,根据该系统构成功率流动闭环的特点,推导扭转角变形协调条件,结合力矩平衡条件,运用当量啮合误差理论,建立静态条件下的均载力学分析模型,求解得到均载系数,分析制造误差、安装误差、构件浮动对均载特性的影响。结果表明：太阳轮、内齿圈、星轮的误差单独影响均载特性时,内齿圈的误差影响最大,各构件制造误差影响的均载系数随时间做周期变化;太阳轮基于花键间隙浮动和内齿圈径向浮动,改善了均载特性,通过试验验证了理论分析的正确性。