检索结果-内蒙古大学图书馆

机械研究与应用 2025年第1期38卷 168-171页

作者：华成丽梁栋江鹏重庆电子工程职业学院人工智能与大数据学院重庆401331 重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

该文以新型点接触圆弧曲线构型齿轮为对象,开展时变啮合刚度分析及计算。首先推导点接触圆弧曲线构型齿轮的齿面方程,依据给定设计参数建立啮合齿轮副的三维模型;其次利用ABAQUS软件提取齿面综合弹性变形和齿面接触力结果,计算得出点接... 详细信息

该文以新型点接触圆弧曲线构型齿轮为对象,开展时变啮合刚度分析及计算。首先推导点接触圆弧曲线构型齿轮的齿面方程,依据给定设计参数建立啮合齿轮副的三维模型;其次利用ABAQUS软件提取齿面综合弹性变形和齿面接触力结果,计算得出点接触圆弧曲线构型齿轮单齿和综合啮合刚度,并绘制时变啮合刚度曲线;最后分析讨论不同齿宽、载荷条件下,该齿轮综合弹性变形和时变啮合刚度的变化规律。结果表明:随着齿宽增大和外部载荷增大,单齿啮合刚度和综合啮合刚度均变大。相关结论为点接触圆弧曲线构型齿轮的动力学特性及性能分析提供了重要的理论支撑。

关键词：点接触圆弧曲线构型齿轮时变啮合刚度有限元法接触分析

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残余应力对斜齿轮时变啮合刚度的影响及其动力学分析

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机械传动 2025年第3期49卷 40-47页

作者：罗家元严博高聪重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

【目的】淬火热处理作为齿轮重要强化工艺会产生较高的残余应力,进而影响齿轮啮合刚度及动态性能。在分析淬火残余应力分布规律的基础上,揭示残余应力对齿轮啮合动态特性的量化影响。【方法】基于直接热-力耦合法建立齿轮淬火仿真模型... 详细信息

【目的】淬火热处理作为齿轮重要强化工艺会产生较高的残余应力,进而影响齿轮啮合刚度及动态性能。在分析淬火残余应力分布规律的基础上,揭示残余应力对齿轮啮合动态特性的量化影响。【方法】基于直接热-力耦合法建立齿轮淬火仿真模型并求解淬火残余应力,结合单节点法将该残余应力作为预应力求解斜齿轮副的时变啮合刚度;并以此为基础,利用集中参数法建立斜齿轮副的10自由度动力学模型,使用龙格-库塔法进行数值求解,得到斜齿轮副的振动响应动载荷时域图和频域图。【结果】与不考虑残余应力相比,存在残余应力的单齿弯曲变形在4齿啮合区域变大、在5齿啮合区域变小,接触变形无明显变化,啮合刚度和动载荷的时域峰值变大,啮频处的动载荷频域幅值谱密度增大。

关键词：斜齿轮残余应力时变啮合刚度动载荷

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时变啮合刚度算法修正与齿根裂纹动力学建模

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机械工程学报 2013年第11期49卷 153-160页

作者：万志国訾艳阳曹宏瑞何正嘉王帅 r西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

当齿轮产生裂纹时,其啮合刚度变化引起的振动响应特征是实现裂纹故障诊断的重要依据。提出一种考虑齿根圆与基圆不重合时的啮合刚度修正方法,建立齿根裂纹动力学模型并进行其振动响应精确求解。分析齿根圆与齿基圆不重合时啮合刚度求解... 详细信息

当齿轮产生裂纹时,其啮合刚度变化引起的振动响应特征是实现裂纹故障诊断的重要依据。提出一种考虑齿根圆与基圆不重合时的啮合刚度修正方法,建立齿根裂纹动力学模型并进行其振动响应精确求解。分析齿根圆与齿基圆不重合时啮合刚度求解误差,建立考虑齿根圆修正的齿轮裂纹变截面悬臂梁模型,显著提高了采用势能法求解齿轮时变啮合刚度的求解精度;建立含齿根裂纹故障的齿轮传动系统多自由度动力学模型,利用Runge-Kutta法求解齿轮产生裂纹故障时的动力学响应,仿真结果表明当齿根出现裂纹时,其振动响应中会出现明显的冲击响应特征;测试含2 mm齿根裂纹故障试验台的振动信号,利用二代小波包分解进行信号处理,试验结果与数值分析结果相符,为齿轮传动裂纹故障诊断提供了理论基础。

关键词：齿根裂纹动力学模型时变啮合刚度势能法

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裂纹齿轮时变啮合刚度与传动系统振动机理

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第5期54卷 1769-1778页

作者：莫帅王檑胡庆森周长鹏高瀚君岑国建天津工业大学机械工程学院天津300387 广西大学机械工程学院广西南宁530004 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室湖北武汉430074 江苏万基传动科技有限公司江苏泰州225400 北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191 宁波中大力德智能传动股份有限公司浙江宁波315301

研究齿轮裂纹对时变啮合刚度和振动特性的影响机理。首先,将齿轮齿廓分为过渡曲线、渐开线非啮合区和渐开线啮合区3个部分建立精确的齿廓模型,再结合势能法改进时变啮合刚度计算方法。其次,建立齿轮裂纹分析模型,将裂纹扩展路径和有效... 详细信息

研究齿轮裂纹对时变啮合刚度和振动特性的影响机理。首先,将齿轮齿廓分为过渡曲线、渐开线非啮合区和渐开线啮合区3个部分建立精确的齿廓模型,再结合势能法改进时变啮合刚度计算方法。其次,建立齿轮裂纹分析模型,将裂纹扩展路径和有效厚度的限制线分别假设为直线和抛物线,根据几何法和裂纹终止点的位置,改进有效截面积和截面惯性矩的计算方法,求解不同裂纹状态下的时变啮合刚度曲线。最后,建立六自由度裂纹齿轮故障动力学模型,采用龙格-库塔法求解不同裂纹下齿轮传动系统的振动特性和幅频特性,通过小波变换对振动特征进行时频分析。同时,采用统计指标的方法,研究齿轮裂纹对传动系统振动响应的敏感度。研究结果表明:裂纹齿轮在啮合过程中会产生冲击特征,随着裂纹情况的加剧,冲击加剧;峭度对振动响应最为敏感。

关键词：齿轮裂纹时变啮合刚度齿轮动力学模型振动响应故障机理

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齿廓修形人字齿轮副时变啮合刚度计算方法

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振动与冲击 2021年第9期40卷 175-183,194页

作者：林腾蛟陈梦寒杨金重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

为准确计算考虑轮齿修形和受载变形的人字齿轮副啮合刚度,推导了含齿顶和齿根修形的人字齿轮齿面方程,基于势能法和数值积分公式,提出了计及齿廓修形参数和退刀槽宽度的人字齿轮啮合刚度精确计算方法,并通过有限元仿真分析验证了算法的... 详细信息

为准确计算考虑轮齿修形和受载变形的人字齿轮副啮合刚度,推导了含齿顶和齿根修形的人字齿轮齿面方程,基于势能法和数值积分公式,提出了计及齿廓修形参数和退刀槽宽度的人字齿轮啮合刚度精确计算方法,并通过有限元仿真分析验证了算法的正确性;而后分析了不同退刀槽宽度、修形参数及输入转矩等对人字齿轮副重合度和啮合刚度的影响规律。结果表明,单侧斜齿轮齿宽不变而退刀槽宽度增大,人字齿轮副啮合刚度增大;随着修形量和修形长度的增加,重合度和啮合刚度减小,而修形曲线阶次增大,重合度和啮合刚度呈增大趋势,但当修形曲线阶次高于四次时,啮合刚度变化不大;输入转矩增大时,重合度和啮合刚度先增大而后不再变化。

关键词：人字齿轮齿廓修形时变啮合刚度势能法

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斜齿轮时变啮合刚度算法修正及影响因素研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2018年第2期45卷 1-10页

作者：刘文李锐张晋红林腾蛟杨云重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆京东方光电科技有限公司重庆400714

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... 详细信息

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,在斜齿轮刚度激励的准确计算方面具有较强的实用性.

关键词：势能法斜齿轮时变啮合刚度重合度

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基于解析有限元的齿根裂纹时变啮合刚度计算方法

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机械工程学报 2018年第23期54卷 56-62页

作者：吴家腾杨宇程军圣湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室

当齿轮发生故障时,时变啮合刚度的变化能够反映齿轮故障特征大小。因此,时变啮合刚度在齿轮传动过程中是一个重要的动力学参数。提出一种新的齿根裂纹啮合刚度计算方法,即解析有限元法(Analytical-finite element method, A-FM)。考虑... 详细信息

当齿轮发生故障时,时变啮合刚度的变化能够反映齿轮故障特征大小。因此,时变啮合刚度在齿轮传动过程中是一个重要的动力学参数。提出一种新的齿根裂纹啮合刚度计算方法,即解析有限元法(Analytical-finite element method, A-FM)。考虑到齿轮发生故障时,啮合刚度解析模型计算精度较低,将应力强度因子引入裂纹齿轮的啮合刚度计算过程。首先定义应力强度因子与啮合刚度之间的关系,通过建立齿轮接触模型计算裂纹尖端附近的应力强度因子,然后将计算结果替代解析模型中故障刚度部分。由于应力强度因子能够敏感地识别齿根裂纹的局部微小变化,故该方法相比于解析法具有更高的计算精度,相比于有限元法具备更快的计算效率。同时,建立6自由度动力学模型,通过对其振动响应进行分析,仿真结果验证了所提方法的可行性。

关键词：解析有限元法时变啮合刚度应力强度因子动力学建模

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基于参数反求的齿轮裂纹时变啮合刚度计算方法

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中国机械工程 2019年第24期30卷 2916-2924页

作者：吴家腾杨宇程军圣湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室

基于齿根应变测试技术和优化理论提出了齿轮时变啮合刚度反求计算方法,并将其应用于齿轮故障机理研究。构建了齿根动态应力与时变啮合刚度反问题模型,并搭建齿轮裂纹故障应变测试实验台来采集齿根应变;建立了相对应的有限元模型并将计... 详细信息

基于齿根应变测试技术和优化理论提出了齿轮时变啮合刚度反求计算方法,并将其应用于齿轮故障机理研究。构建了齿根动态应力与时变啮合刚度反问题模型,并搭建齿轮裂纹故障应变测试实验台来采集齿根应变;建立了相对应的有限元模型并将计算应变与测量应变代入反问题模型,从而实现齿轮啮合刚度的反向求解。计算结果表明,相比解析法和有限元法,所提方法显著提高了求解精度并且具备更高的可靠性。建立了齿根裂纹故障的齿轮系统动力学模型,通过对动力学响应进行时域及频域分析来揭示齿轮裂纹故障机理。

关键词：齿轮裂纹时变啮合刚度反求计算应变测试动力学分析

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基于齿根圆角圆心所在位置的时变啮合刚度修正模型

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振动与冲击 2019年第1期38卷 229-237,257页

作者：张珂铭邵毅敏许晋何融李亮重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 北方车辆研究所北京100072

因接触齿对数的变化以及接触位置变化,将导致作为齿轮系统动力学的最重要的内部激励-时变啮合刚度发生变化。然而,目前的研究不能精确的采用解析模型来计算齿根圆与基圆之间的势能,将导致时变啮合刚度的计算误差。针对这个问题,基于势能... 详细信息

因接触齿对数的变化以及接触位置变化,将导致作为齿轮系统动力学的最重要的内部激励-时变啮合刚度发生变化。然而,目前的研究不能精确的采用解析模型来计算齿根圆与基圆之间的势能,将导致时变啮合刚度的计算误差。针对这个问题,基于势能法,提出了一个精确考虑齿根圆与基圆之间的势能的计算时变啮合刚度的解析模型,根据齿根圆角圆心所在位置,研究了不同参数条件下轮齿时变啮合刚度的算法,与有限元仿真结果的对比表明:提出的修正算法能更为精确地计算轮齿的时变啮合刚度,可减小解析法计算刚度的误差,为齿轮振动分析提供了一个新的途径。

关键词：时变啮合刚度齿根圆角圆心势能法

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计及齿轮时变啮合刚度的机车驱动系统振动稳定性

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振动与冲击 2017年第16期36卷 100-105页

作者：王燕刘建新李淼西南交通大学机械工程学院成都610031 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412001

针对齿轮时变啮合刚度激励的机车驱动系统振动问题,基于势能原理获得了齿轮时变啮合刚度,并用傅里叶级数展开,采用"黏着系数-蠕滑速度"经验公式描述具有负斜率特性的轮轨黏着力,建立了驱动系统扭转振动和轮对纵向振动的耦合... 详细信息

针对齿轮时变啮合刚度激励的机车驱动系统振动问题,基于势能原理获得了齿轮时变啮合刚度,并用傅里叶级数展开,采用"黏着系数-蠕滑速度"经验公式描述具有负斜率特性的轮轨黏着力,建立了驱动系统扭转振动和轮对纵向振动的耦合模型。在系统振动微分方程的平衡位置处对其进行线性化处理,进而利用多尺度法获得了系统振动稳定的边界条件,并进行了数值仿真验证和参数影响分析。分析结果表明:增大被动齿轮与主动齿轮的等效惯量比、轮对与构架的质量比有助于增强机车驱动系统的稳定性;当机车速度接近119/j(km·h^(-1))(j=1,2,3,…)时,由于齿轮时变啮合刚度的作用,驱动系统会产生参数共振;且当速度接近119 km·h^(-1)时,系统产生参数共振的区域较广,且啮合阻尼在[0,1×104]N·s·m-1范围内变化时,对系统参数共振区域的范围影响很小,机车应尽量避免以该速度行驶。

关键词：机车驱动系统时变啮合刚度多尺度法稳定性

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