针对行星轮系中剥落故障对啮合刚度及动力学特性的影响,采用能量法分析健康与剥落齿轮的时变啮合刚度,可知随着剥落长度的增大,刚度显著下降。通过行星齿轮系统动力学模型仿真不同剥落故障程度齿轮的动力学振动响应,发现剥落故障导致周期性冲击,幅值随剥落程度增大;在频谱中,故障频率及其倍频与边频成分明显。引入改进的时变滤波EEMD方法,有效识别故障特征频率,通过对比试验信号与仿真信号,验证了动力学模型与诊断方法的有效性。

行星齿轮箱的诸多传动优点使其越来越广泛地被应用于诸多机械设备中,其振动响应比定轴齿轮箱更为复杂,相应的动力学模型建立及故障诊断成为近年来的研究难点和热点。目前对行星减速轮系的建模分析大多都是建立在正常状态下,缺乏对故障状态下的行星轮系建模研究;对行星轮系进行故障特性分析时,缺乏振动机理方面的研究。针对现有研究的不足,建立了考虑振动传递路径时变效应的行星齿轮系统动力学模型;推导了太阳轮断齿故障下的时变啮合刚度表达式,通过对行星齿轮系统动力学模型的求解,分析得到了太阳轮断齿时系统的频谱响应特性;最后通过试验信号的对比,验证了动力学模型分析结果的准确性。

为深入研究工业机器人用RV减速器动力学特性,采用集中参数法,综合考虑啮合阻尼、时变啮合刚度以及综合啮合误差,建立了RV传动耦合扭转动力学模型,通过数值解法对建立的动力学方程进行求解,得到其振动位移、振动角速度响应及各齿轮副动态啮合力。基于UG与ADAMS建立RV减速器动力学模型,进行仿真分析实验,验证动力学模型的正确性。通过改变啮合刚度分析了啮合力的变化,随着啮合刚度的增加,在一定范围内,传动过程中的啮合力更加稳定,为RV减速器的故障诊断和优化设计奠定基础。

以单级圆柱齿轮减速器为研究对象，综合考虑齿轮时变啮合刚度及误差激励的影响建立了传动系统动力学模型。以轴承动载荷为激励，采用FEM／BEM方法对减速器振动噪声辐射进行了分析，得到了齿轮箱节点动响应时域历程及声场场点噪声谱，论述了激励中各谐波成分对齿轮箱振动噪声辐射的影响。对多工况下齿轮箱振动噪声辐射进行了计算，就转速及负载对减速器振动噪声的影响做出了分析，得到了系统动载荷随转速的变化规律，噪声辐射随负载变化规律以及齿轮箱共振频带分布，为减速器的减振降噪设计提供了理论基础。

考虑因轮齿受载弹性变形引起的轮齿延长啮合效应时，将使得啮合刚度随时间变化形式发生改变，而这一变化对于系统的动态特性产生重要影响。在考虑轮齿延长啮合时齿轮参数振动稳定性的变化情况，首先建立齿轮副参数振动分析模型，进而研究了系统稳定性分析方法，主要是状态转移矩阵的确定和稳定性判据；在此基础上，以实际应用的高速重载齿轮副为例讨论了延长啮合与否系统稳定区间的变化情况，同时还考虑了系统阻尼的影响。研究结果表明：轮齿延长啮合作用使得低转速和高转速范围内的各不稳定区减小，而对于中等转速范围内，考虑延长啮合使得不稳定区变大。

风电齿轮箱内的行星齿轮系在运行过程中产生的传动误差分析困难。为解决此问题,考虑行星齿轮系的实际工况,利用三维绘图软件建立多间隙的行星齿轮系非线性有限元模型。采用显式动力学求解方法,结合非线性动力学软件及齿轮啮合原理,讨论风电行星轮系在不同转速和负载时的动态传动误差曲线的变化规律。结果表明:时变啮合刚度和动态传动误差之间有一定的关联;行星轮系的动态传动误差与行星轮的动态传动误差存在差异。通过仿真证明了齿轮啮合刚度和传动误差对风电齿轮箱内的行星齿轮系运行过程有影响,实际应用中采用修边齿轮。

针对势能法计算斜齿轮时变啮合刚度精度不足问题,提出一种刚度修正算法.考虑端面重合度大于或小于轴向重合度两种情况下单齿接触线长度的不同表达形式,建立齿根圆与基圆不重合时的变截面悬臂梁模型,采用切片法和积分思想推导并计算了斜齿轮啮合刚度,通过与ISO算法和有限元法对比分析,验证了该修正算法的可行性.在此基础上,探讨了螺旋角、模数、齿数、齿宽和压力角等参数对啮合刚度的影响.计算与分析表明,啮入段的相对时间与端面重合度和轴向重合度大小及比重有关;齿轮基本参数的变化引起重合度和单齿啮合刚度的改变,进而影响综合啮合刚度波动值和均值;当端面重合度或轴向重合度在整数附近时,啮合刚度波动值较小,而总重合度在整数附近时,啮合刚度波动值较大.与传统势能法相比,修正算法提高了斜齿轮时变啮合刚度的计算精度,在斜齿...

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。

该文以变位直齿轮副的齿顶修形为研究对象,考虑齿轮啮合的非线性接触、修正基体刚度以及延长啮合的影响,建立了考虑齿顶修形的变位直齿轮副时变啮合刚度解析模型,并通过有限元方法验证了该模型的正确性;以对刚度进行快速傅里叶变换(FFT)得到的前五阶幅值之和最小为设计目标,获得了齿顶修形的最优参数范围,并通过有限元模型进行应力分析,反证了该范围的正确性。研究结果表明基于啮合刚度FFT前5阶幅值之和最小的设计方法可以更为高效地计算并锁定最优修形参数的范围,通过有限元进行应力分析可进一步验证齿顶修形的最优参数;齿轮齿顶修形后,刚度谐波量和应力均明显减小,有助于降低齿轮系统的振动和噪声。研究结果可为变位直齿轮副齿顶修形设计提供理论方法与依据。

针对汽车变速箱日益提高的NVH（噪声、振动、声振粗糙度）性能要求问题,探究了变速箱内部激励下的动态响应特性。以齿轮副传递误差作为输入条件,在齿轮副受力分析基础上采用动柔度法求解动态啮合刚度,结合传递误差和动态啮合刚度输出齿轮副动态啮合力,利用主坐标变换对齿轮传动系统动力学方程进行解耦,求解轴承处动态响应。分析了某款变速箱输出级以动态啮合刚度计算下的轴承处动态响应,并与振动响应测试结果进行对比。结果表明,以动态啮合刚度计算的轴承处动态响应结果与试验测量结果整体误差控制在3μm以内,两者一致性较好。验证了以动态啮合刚度分析变速箱动态响应的可靠性,为变速箱的设计提供了理论依据。