为研究行星齿轮传动系统在不同工作模式下的固有特性,采用集中参数法建立了2K-H型直齿行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型,借助啮合副间的相对位移分析,推导出系统振动微分方程,对传动系统在无中心构件固定和内齿圈固定两种工作模式下的模态振型进行求解,并对各阶振型归一化处理,利用振型图揭示了系统存在两种振动模式。结果表明两种工作模式下行星齿轮传动系统均存在扭转振动模式和行星轮振动模式。

曲轴的非刚体特性决定了扭转振动是不可避免,在设计中必须要加以考虑的因素。针对某四缸发动机扭转振动特性进行分析,采用集中质量法对曲轴轴系进行扭转振动建模,获取系统的特征方程,分别应用并对比了二自由度和六自由度当量系统方法,获取轴系的自振频率和振型,并获取低谐次的共振转速;采用非接触式试验测试,对比曲轴系统试验数据和理论分析数据,获得校准后的发动机轴系扭振计算模型,对比了两种求解模型结果的差异性,并对理论计算结果进行修正。结果可知二自由度和六自由度当量系统法均可对曲轴轴系的自由振动特性进行分析,二者的误差在4%以内;在发动机的转速范围内,对于该发动机轴系的主谐次和次主谐次,存在多个共振转速,需要设计专门的扭转减振器进行控制;基于扭转振动实验测试,对曲轴轴系的扭转振动模型进行修正,可以显著提...

铰接式车辆车体结构复杂,需要对车体的固有特性进行分析,防止在运行中不同激励作用下出现共振现象。针对整车在正常行驶工况下的受力情况进行分析,获取车体结构振动基本方程;基于有限单元法建立车架有限元分析模型,分别获得前车体、后车体的前八阶固有频率和振型;分析路面激励和发动机激励对车体动态特性的影响,对车体的动态特性进行评价;基于车体激励试验台,分析路面激励、发动机激励等对车体振动的影响,以检验设计的可靠性。结果可知前车体固有振型主要是1个或几个部分振动为主的局部振动;前车体的前8阶弹性模态频率分布在(30~66)Hz范围内;后车体的前8阶弹性模态频率分布在(14~51)Hz范围内;前车体的一阶频率为30.85Hz,后车体的一阶频率为14.15Hz,高于路面的激励频率范围;前车体的(1~4)阶固有频率低于发动机怠速时的频率,(5~8)阶高于发动机...

多分支齿轮传动在大功率舰船动力传输系统中应用逐渐增多,为实现各支路均载而采用的弹性轴结构则会导致传动系统的固有频率减低,从而使运转过程中发生共振的可能性增加。基于商用有限元软件(Ansys),建立某船用六分支同轴人字齿轮传动系统的有限元模型,在各支撑处保留转动自由度,约束其余自由度,计算了传动系统的前20阶固有频率与振动;针对巡航转速,基于坎贝尔图,分析了系统的共振特性;研究了均载弹性轴刚度对系统固有频率的影响规律,得出了避免传动系统共振发生的弹性轴刚度取值范围,为六分支同轴人字齿轮传动系统的减振设计提供了参考。

为了研究微型机器人关节在非稳定工作状态下的机电耦合作用机理,考虑误差以及齿轮啮合时变刚度,采用集中参数法,建立了电机拖动二级串联行星齿轮传动系统的机电耦合模型,计算求解得到了系统的固有频率以及质量参数对系统固有频率的影响、模态能的分布规律,分析了在冲击载荷下齿轮系统的扭振特性。结果表明,零件质量增加将使系统固有频率降低;系统模态能主要表现为低阶扭转振动应变能和高阶动能;在冲击过程中,系统表现为1阶固有频率与1倍啮合频率主导的振动模式。

机器人关节作为机器人的核心部件,主要由驱控系统和多级齿轮传动系统组成,在高转速、高负载下的齿轮传动系统动力学特性更加复杂。以机器人关节中齿轮传动系统为研究对象,采用集中参数法建立了其平移-扭转耦合动力学模型,根据牛顿第二定律建立了各构件动力学方程;分析了该系统的固有频率、模态应变能和模态动能,并研究了系统参数对固有频率的影响。结果表明,对于系统的模态能,在第15阶固有频率下的总应变能最大,此时系统整体变形最大;第24阶固有频率下的总动能最大,系统在该固有频率下的振动最为剧烈;系统参数对固有频率的影响主要体现为高阶固有频率受影响较为明显;受系统刚度变化的影响,部分固有频率轨迹曲线逐渐接近后在某点附近会以较大的曲率快速分离,出现模态跃迁现象,在遇到频率相近时,会再次跃迁。

准确分析发动机曲轴扭转固有特性是曲轴扭振减振器设计的基础,以某四缸汽油发动机曲轴轴系为研究对象,分别用基于有限元模型和集总参数模型模态分析法计算曲轴轴系扭转固有特性。对建立曲轴轴系有限元模型方法,特别是活塞连杆机构的几种等效方法及集总参数模型中曲轴各段扭转刚度有限元全模型计算方法进行分析;对不同方法获得固有特性进行对比。结果表明：基于连杆轴颈中央截面分段直接刚度计算法和基于连杆轴颈和主轴颈中央截面分段然后串联间接法两种途径计算的曲轴各段扭转刚度一致性好,精度满足工程要求;基于集总参数模型与有限元模型的扭转固有特性分析结果一致,这两种方法是统一的,可直接应用于工程分析或研究工作。

为揭示复合行星轮系固有特性及裂纹对其振动响应的影响,以工程机械复合两级行星轮系为研究对象,采用集中参数法建立平移-扭转耦合动力学模型,并计入阻尼、支撑、时变啮合刚度、啮合相位等影响因素。根据各构件间相对位移分析,推导系统运动微分方程。将轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁结构,根据能量法,分别计算啮合齿轮副赫兹刚度,弯曲刚度,剪切刚度和轴向压缩刚度。推导裂纹轮齿时变啮合刚度计算公式,分析裂纹扩展对时变啮合刚度的影响。进一步对各啮合副的相对啮合相位关系进行推导。采用数值分析方法,求解系统运动微分方程,得到正常及裂纹情况下的系统固有特性,研究时变啮合刚度及裂纹对系统固有频率的影响。综合运用时间历程、阶次谱、相轨迹及Poincaré映射图,分析裂纹扩展对系统非线性振动响应的影响。

以某新型双电机耦合驱动系统为研究对象,考虑齿轮副综合啮合刚度、各构件惯量、中心构件的扭转支撑刚度等因素,推导并建立了双电机耦合驱动系统的纯扭转动力学模型.通过求解特征值的方法获取系统固有特性.对系统整体扭转振动模式和轴系扭转振动模式下的固有特性进行分析,发现系统固有特性具有一种不完全的对称性.对系统固有频率的主要影响因素进行了研究,分析了系统共振点与车速之间的对应关系.建立了双输入双输出机电耦合系统振动特性分析方法,为双电机耦合驱动系统的扭振抑制控制方法的研究奠定了基础.

设计并采用低耗齿轮提高了大速比行星齿轮传动的效率.运用集中参数法建立了采用低耗齿轮的大速比行星齿轮传动的多自由度纯扭转动力学模型,通过对特征值问题的求解得到系统的各阶固有频率与振型矢量,归纳了大速比行星齿轮传动的固有特性;通过研究系统的共振转速与固有频率的关系,验证了纯扭转模型的准确性.在此基础上研究了低耗齿轮对该传动系统动力学特性的影响,结果表明,当低耗齿轮副的重合度设计在-定的范围时,传动系统的效率较高且振动较小.