齿轮传动系统设计的优化理论——机床主传动系统优化设计

本文从探讨机床主传动系统优化设计出发提出了齿轮传动系统设计的优化理论。目前,普遍采用的以“转速图”为工具设计齿轮传动系统(或机床主传动系统)的方法,不易拟定出较理想的方案,本文在用矩阵法探讨主传动系统的传动比分配规律的基础上,提出最少传动副数的概念和最佳传动比的概念,并从系统优化的角度考虑建立了数学模型,总结出新的设计方法,即优化设计法。     

游梁式抽油机传动系统的扭转振动与传动效率

以游梁式抽油机皮带减速箱传动系统为研究对象,综合考虑皮带与减速箱传动系统的弹性,建立游梁式抽油机皮带减速箱传动系统有阻尼多自由度扭转受迫振动的力学与数学模型及各振动元件参数的计算模型;以传动系统扭转振动仿真结果为基础,建立皮带减速箱及皮带瞬时传动效率的仿真模型。分析影响皮带减速箱传动效率的因素。仿真结果表明:传动系统的扭转振动对系统的运动规律与动态参数有显著影响;系统瞬时传动效率并非常数,受曲柄扭矩影响较大,特别是在正负扭矩换向点附近瞬时效率显著降低;传动系统的扭转振动降低了皮带减速箱的传动效率。皮带减速箱平均传动效率的仿真结果为70%~82%,与实际测试结果吻合。     

论二齿差变位内齿轮行星减速机构

二齿差变位内齿轮行星减速机构是我参加研制的一项实用新型专利。行星齿轮传动机构和少齿差行星减速机构被广泛应用于各领域,虽然传统的行星齿轮减速机构有很多优点,但仍然存在单级减速比较小的缺点,而少齿差行星减速机构单级减速比虽然大一些,但传动平稳性差,传动精度低,在需要大减速比的情况下,需要经过多级减速才能达到目的,这样会造成结构复杂,体积增大,制造成本增加,同时多级传动也降低了传动效率和传动精度。二齿差变位内齿轮行星减速机构采用对称双行星齿轮,既能平衡惯性力,又能提高机构的承载能力,具有结构简单,单级减速比大,制作成本低、传动平稳、传动精度高和传动效率高等优点。     

利用图论分析主轴箱的传动系统

在本文中,提出了利用传动树形图及传动小树的概念描述主轴箱传动系统的方法,给出了关于中间轴总数、齿轮总数及各轴转速的公式,同时,简要地说明了主轴箱自动设计的一般原则。     

平面二次包络环面蜗轮蜗杆双驱主轴箱的开发与设计

正我们公司出口美国的一台14m数控龙门镗铣床给用户配置了分度主轴传动系统,该主轴箱要求旋转速度为每分钟0到5转,最大工作扭矩为80 000 N·m,即在1 m的半径上能输出8 t的力,这样的参数要求用一般的主轴箱结构实现起来就十分困难了,以往的主轴箱结构是由单个主电机通过齿轮传动系统实现的,转速较高,扭矩较小。为了满足机床低转速大扭矩的要求,抛弃了传统的主轴箱设计结构,采用双伺服电机通过机械减速箱驱动蜗轮蜗杆的传动形式。如何实现大扭矩呢?普通的     

组合机床主轴箱轴孔坐标及修正轮齿参数的电子计算机计算

本文介绍一个用电子计算机计算组合机床主轴箱轴孔坐标及修正齿轮参数源程序的工作原理和使用方法。文中还导出了三轴不等距的坐标计算公式,有利于主轴箱传动系统的设计,使结构节省了传动齿轮。     

钢/塑齿轮组合行星传动系统的振动与噪声特性(英文)

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和噪声特性,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钢/塑齿轮组合行星传动系统的振动与噪声特性进行了理论分析与试验研究,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与行星轮和内齿圈与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,从而有效地抑制了传动系统的振动和噪声.研究成果对降低工程机械中传动系统的振动和噪声具有一定的应用价值.     

基于AHP-FTA的齿轮传动安全性评价

为量化评价齿轮传动系统的安全性,采用层次分析法（AHP）对齿轮传动系统进行失效因素的权重分析,并引入事故树分析（FTA）技术,系统地分析了导致齿轮传动失效的基本事件,以此作为层次分析法指标权重的赋值依据。齿轮传动系统故障树所得的指标权重说明,载荷监控对于齿轮传动安全性的影响最大,其次为齿轮的润滑管理和安装精度。在此基础上,建立了齿轮传动系统安全评价模型,设定了安全评定等级,通过加权求和的方法对齿轮传动系统进行了量化评价。     

谐波齿轮传动系统的各误差分量及其综合

从谐波齿轮传动系统的传动误差产生的机理出发 ,按误差独立性作用原理研究了齿轮的切向综合误差与基节误差 ,齿轮安装轴的偏心与配合间隙偏心 ,输出轴与轴承孔的偏心和配合间隙 ,轴承的径向游隙与径向跳动以及波发生器部件对谐波齿轮传动系统传动误差的影响 ,得到每个误差分量的作用频率 ,并解释了谐波齿轮传动系统中特有的传动误差拍频现象     

钢／塑齿轮组合行星传动系统的振动特性

为了解钢质行星齿轮传动系统引入塑料齿轮后的振动特性,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系统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,显著减小了太阳轮-行星轮和内齿圈-行星轮的啮合动载荷,有效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.     

风电齿轮箱传动误差分析及振动噪声预估

针对一级行星两级平行轴风电齿轮传动系统,综合考虑齿轮时变啮合刚度、啮合阻尼、传递误差等因素,建立31个自由度的弯扭轴耦合集中参数动力学模型,采用变步长Runge-Kutta法对系统动力学微分方程进行求解,得出齿轮传动系统各级传动误差;借助软件建立风电齿轮箱刚柔耦合动力学模型,并导入传动误差,采用模态叠加法求得齿轮箱轴承支反力,并将其作为声振耦合模型的边界条件,采用声学有限元法对风电齿轮箱进行振动噪声预估,并与试验结果对比分析,两者吻合良好。     

计及齿面摩擦的高功率密度齿轮传动效率分析

为考察齿面摩擦对高功率密度齿轮传动效率的影响,提出了一种基于虚拟样机方法的齿轮传动效率预测及动特性分析方法.考虑齿轮和转轴的柔性变形、齿轮时变啮合刚度,建立齿轮、转轴、轴承的柔性多体动力学模型,通过求解动力学方程得到齿轮传动系统的传动效率和动特性,并分析了齿面摩擦对直齿轮、斜齿轮、人字齿轮传动系统传动效率、动态特性的影响规律.结果表明:随着齿面摩擦系数的增加,接触应力增加,动态切向摩擦力变大;在高速工况下,人字齿轮接触应力最小,但传动效率高于斜、直齿轮.     

新型自减振行星传动系统动态特性分析

为了改善内、外部激励下机电传动系统的动态响应特性,提出一种新型自减振行星传动形式:TVD-PG(torsional vibration damper and planetary gear)传动系统,采用扭转减振装置取代传统行星齿轮中某一构件与箱体固连的方式.考虑传动轴扭转变形和行星齿轮时变啮合刚度,建立电机和适用于变速工况下的TVD-PG传动系统的耦合动力学模型.仿真分析了TVD-PG传动系统在启动和稳定工况时的动态响应特性,并与传统的行星齿轮传动方式进行对比.结果表明:在启动阶段,TVD-PG传动系统可快速减小电机电磁转矩波动,使电机和输出端转速快速平稳上升,同时改善了启动和稳定工况下行星齿轮系统的动态啮合力状况.由于机电耦合作用,在系统稳定时可清晰观察到齿轮系统内部激励参数对电机部分的影响.     

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。     

齿轮传动系统的计算机辅助设计

文章所阐述的齿轮传动设计系统能对各种齿轮传动进行设计计算、校核计算及其相关的数据检索、维护,并可根据设计数据自动生成工程图。介绍了齿轮传动系统数据库的建立方法,重点讨论了程序设计中经常碰到的各种表格及线图的处理问题,最后给出了一个应用实例。     

基于Romax Designer的NGW型行星齿轮箱传动性能分析

针对有效评估NGW型行星齿轮箱传动性能的问题,在完成齿轮基本参数设计的基础上,采用Romax Designer分析行星传动系统的传动性能。首先,以齿根弯曲强度为设计准则,确定NGW型行星传动系统中齿轮基本参数;然后,通过无干涉啮合条件并以齿面接触疲劳强度的校核准则,验证了所设计的NGW型行星传动系统能够满足运动条件和齿面接触要求;最后,基于Romax Designer建立NGW型行星传动系统的几何模型,并分别以最大齿面接触应力和各齿轮传动误差与单位齿宽载荷为指标对这一模型展开静态分析和动态分析。研究结果表明:内/外啮合副的传动误差波动幅值均小于1.4μm,且各齿轮单位齿宽载荷波动值均小于90 N/mm,行星传动系统传动性能良好。     

混凝土钻孔机传动装置优化设计

针对谐波齿轮传动的特点,该文提出一种用谐波齿轮传动代替机器的一般齿轮传动的方案。这种方案能够改善混凝土钻孔机中传动系统的稳定性,同时也可以达到减轻其减速器的质量、减小体积的目的。文中对谐波齿轮传动的啮合参数进行了优化设计。     

传动误差检测法中影响轮齿故障诊断精度的参数分析

针对传动误差检测法引用到齿轮传动系统故障诊断后,故障诊断的高准确度是否仍然需要高精度的角度编码器检测的问题,采用谱分析的方法分析了传动误差检测法中高、低速轴角度编码器的不同工作机理及其分辨率在仿真传动误差信号分析中的影响。通过齿轮传动系统实验台实测信号分析验证,认为传动误差检测法中,角度编码器组的分辨率达到采样要求后,只有低速轴角度编码器的分辨率影响齿轮单齿故障诊断准确度。     

基于状态指标的直升机减速器行星轮故障诊断

直升机传动系统是一套复杂的旋转机械装置,承担直升机功率传动的功能,对直升机的安全性至关重要。开展传动部件故障诊断研究,可提高直升机安全性,具有重要价值。本文中描述了直升机主减速器行星齿轮的故障诊断研究。首先分析了行星齿轮的主要故障模式,针对行星齿轮的裂纹故障和剥蚀故障,确定了齿轮故障诊断的状态指标;研制了行星齿轮的裂纹故障试验件和剥蚀故障试验件,并在直升机传动系统故障植入试验验台开展了相关验证实验。通过对采集的数据进行分析,结果表明：利用行星齿轮故障试验件的振动数据计算的状态指标值和健康状态阈值能够明显区分,可以有效诊断行星齿轮的裂纹故障和剥蚀故障。可见采用状态指标对行星齿轮的故障进行诊断是有效的。     

谐波齿轮减速器传动性能的实验研究

谐波齿轮传动具有良好的阻尼特性以及可实现无间隙传动的特点,其扭转刚度呈现"磁滞"特性,传动误差具有明显的拍频现象.近些年来,随着应用谐波传动的场合如机器人等需要精密定位领域技术的发展,对谐波齿轮传动系统的动态特性需要更为详细的研究和描述.本文分析了谐波齿轮传动系统非线性特性研究的必要性和建模方法,完成了扭转刚度、间隙和传动误差的建模分析和实验测量.