检索结果-内蒙古大学图书馆

机械科学与技术 2021年第5期40卷 716-720页

作者：于耀庭何芝仙时培成安徽工程大学力学重点实验室安徽芜湖241000

计算齿根具有裂纹的齿轮啮合刚度是求解含裂纹的齿轮传动系统动力学问题的基础。提出一种计及齿根裂纹表面自由能的计算齿轮啮合刚度的能量方法,该法将法向力作用下裂纹齿轮的弹性势能视为无裂纹齿轮的弹性势能与裂纹产生过程中释放的... 详细信息

计算齿根具有裂纹的齿轮啮合刚度是求解含裂纹的齿轮传动系统动力学问题的基础。提出一种计及齿根裂纹表面自由能的计算齿轮啮合刚度的能量方法,该法将法向力作用下裂纹齿轮的弹性势能视为无裂纹齿轮的弹性势能与裂纹产生过程中释放的裂纹表面自由能之和。裂纹表面自由能通过裂纹应力强度因子与能量释放率之间的关系获得,齿根裂纹应力强度因子用权函数法求解。计算结果表明:齿根裂纹对齿轮啮合刚度影响很大;随着裂纹长度增加,裂纹齿轮啮合刚度减小,其求解结果与ANSYS软件计算结果一致。

关键词：齿轮啮合刚度权函数法应力强度因子能量释放率裂纹表面自由能

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透平压缩机轴系扭振与齿轮啮合刚度影响

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流体工程 1993年第11期21卷 16-20页

作者：瞿立盛颂恩张康达浙江工学院

以大型透平压缩机组轴系为对象,提出了以连续质量的传递矩阵法求解在计及齿轮啮合刚度情况下轴系扭转振动的固有频率和振型的计算方法;并以某工业透平压缩机组轴系为例,探讨了齿轮啮合刚度对轴系扭振频率特性的影响。

关键词：透平压缩机扭振齿轮啮合刚度

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几何偏心误差对齿轮啮合刚度及动力学响应影响的研究

几何偏心误差对齿轮啮合刚度及动力学响应影响的研究

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作者：薛震吉林大学

学位级别：硕士

现如今,汽车NVH性能越来越受到消费者的重视。汽车变速箱和发动机的振动响应作为汽车NVH最主要的激励源,已经成为了各大主机厂以及科研机构研究课题。齿轮传动是手动变速箱中最主要的传动方式,因此齿轮传动系统的动力学振动响应直接影... 详细信息

现如今,汽车NVH性能越来越受到消费者的重视。汽车变速箱和发动机的振动响应作为汽车NVH最主要的激励源,已经成为了各大主机厂以及科研机构研究课题。齿轮传动是手动变速箱中最主要的传动方式,因此齿轮传动系统的动力学振动响应直接影响了手动变速箱甚至整车的NVH性能。变速箱及齿轮的生产及装配过程中,会产生很多种的误差,几何偏心误差就是这些误差中的一个。几何偏心误差作为内部激励,不仅会产生凸轮效应和质量偏心效应,还会对齿轮啮合时变刚度产生影响。已经有一部分研究人员研究了齿轮系统在几何偏心误差下的动力学模型。但是大多数研究人员都将关注点放在了几何偏心齿轮的动力学模型建立上,却忽略了齿轮几何偏心误差对时变刚度的影响。本文则将几何偏心误差的重点放在了刚度的计算模型上,建立了考虑几何偏心误差的齿轮啮合刚度计算模型,将该模型求解出的偏心齿轮啮合刚度代入到含有几何偏心误差的齿轮动力学模型中并进行求解。论文取得的研究成果主要包括:1.本文提出了考虑齿轮几何偏心误差的齿轮啮合刚度计算模型。该模型由四个模块组成,分别为:齿轮绕几何圆心的转角计算模块、啮合起始角和啮合终止角的计算模块、齿轮啮合区间判断模块、以及主被动齿轮啮合力与轮齿对称轴线夹角的计算模块。利用这四个模块,我们快速计算出起较为精准的考虑几何偏心误差的齿轮啮合时变刚度。与标准齿轮啮合刚度相比,考虑齿轮几何偏心的齿轮啮合刚度分别存在着频率调制和幅值调制两种调制方式。2.本文建立了含齿轮几何偏心误差的齿轮系统动力学模型,在该模型中考虑几何偏心误差引起的凸轮效应和质量偏心效应。此外,本文还分别建立了是否考虑耦合项的动力学模型,并使用Runge-Kutta方法和Newmark-b方法分别对是否考虑耦合项的动力学模型进行求解。求解结果表明,耦合项对于频谱中频率峰值出现的位置并没有太大的影响,而且忽略耦合项的动力学模型可以利用收敛性更强的Newmark-b方法进行求解。进过测试,利用Newmark-b方法时,选取步长为105s-时就可以得到相对精确模型结果,平均每步的求解时间为8.0 105s-′。3.将考虑几何偏心误差的齿轮啮合刚度代入到几何偏心齿轮动力学模型中,可以求解处含有几何偏心误差的齿轮系统动力学振动响应。本文对该动力学振动响应的频谱进行分析,得出了含几何偏心误差的齿轮系统动力学振动响应的频谱特征:首先,偏心齿轮系统的动力学响应的频谱中会出现以啮合频率为中心,以转频为频宽的边频,此外低频处也会出现很明显的转频峰值。其次,由于代入的时变刚度不仅存在幅值调制,还存在频率调制,因此几何偏心齿轮系统的动力学响应的频谱会出现以啮合频率为中心,以大于2的整数倍的转频为频宽的边频,该现象是以往几何偏心齿轮系统的研究中很少提及的。4.利用中国汽车技术研究中心的NVH五电机实验平台,我们对汽车变速箱进行NVH性能测试实验,利用阶次的方法分析变速箱在加速过程中的动态振动情况,发现测试结果存在以啮合频率为中心,两侧分布有多个边频的现象,定性的验证了几何偏心齿轮动力学响应的幅值调制和频率调制的特点。

关键词：齿轮啮合刚度几何偏心误差齿轮系统动力学幅值调制频率调制

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考虑齿轮啮合刚度的轧机主传动系统动力学特性研究

考虑齿轮啮合刚度的轧机主传动系统动力学特性研究

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作者：李怀志东北大学

学位级别：硕士

轧钢机主传动系统按设计技术指标可靠运行是轧机设计制造的关键问题之一。随着生产率不断提高及轧制强化,轧钢机主传动系统的负载加重,对轧机传动系统提出了高精度和高动态性能的技术要求。轧机传动的扭振不仅影响轧件的表面质量,而且... 详细信息

轧钢机主传动系统按设计技术指标可靠运行是轧机设计制造的关键问题之一。随着生产率不断提高及轧制强化,轧钢机主传动系统的负载加重,对轧机传动系统提出了高精度和高动态性能的技术要求。轧机传动的扭振不仅影响轧件的表面质量,而且降低了传动系统的疲劳寿命,直接威胁着设备的安全。轧机主传动系统振动以扭转振动为主要特征,在建立轧机扭转动力学模型,一般采用集中参数法按轴盘系统处理。在处理包含齿轮传动的轧机主传动系统的动力模型中,通常忽略齿轮的啮合刚度,本文以某钢铁公司F2带钢轧机主传动系统考虑齿轮啮合刚度建立扭转振动模型来研究。在本文的研究中,首先,建立考虑齿轮啮合刚度和忽略齿轮啮合刚度的F2带钢轧机主传动两类动力学模型,利用矩阵迭代法求出轧机的固有频率及主振型,对比两类模型下的扭振固有频率。其次,利用MATLAB软件中的龙格-库塔数值计算技术,求解两种轧机动力学模型的咬入过程中轴段上的动态扭矩响应,对比分析轧机上主轴、联接轴的力矩数据结果,从而分析齿轮啮合刚度对轧机振动的影响。通过对数据的对比分析可知,考虑减速机齿轮的啮合刚度时轧机主传动系统的一阶固有频率降低,并出现数值较大的最高阶固有频率,同时减速机齿轮的啮合刚度将会小幅度降低轧机主传动系统的前几阶固有频率数值。在轧制力矩不变的情况下,轧机主传动系统的轴段扭矩随着咬入时间的增加而降低。考虑减速机齿轮的啮合刚度后,轧机主传动系统轴段的动态力矩值将会有所增大。

关键词：轧机主传动系统扭振固有频率齿轮啮合刚度动态响应

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行星齿轮啮合刚度及其相位差的建模与仿真

行星齿轮啮合刚度及其相位差的建模与仿真

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2008中国汽车工程学会年会

作者：尹华兵王明成周广明中国北方车辆研究所车辆传动国家重点试验室

本文在分析行星齿轮啮合原理的基础上,推导了行星排齿轮对在啮合线上的啮合变形公式,通过对行星排有限元模型的静态分析得到相关载荷和变形数据,利用编写的Matlab程序计算并绘制了太阳轮行星轮、齿圈-行星轮啮合刚度曲线,同时利用有限... 详细信息

本文在分析行星齿轮啮合原理的基础上,推导了行星排齿轮对在啮合线上的啮合变形公式,通过对行星排有限元模型的静态分析得到相关载荷和变形数据,利用编写的Matlab程序计算并绘制了太阳轮行星轮、齿圈-行星轮啮合刚度曲线,同时利用有限元分析的结果对齿轮啮合相位进行了计算,得到了行星轮与太阳轮、行星轮与齿圈在不同位置啮合时啮合刚度曲线的相位差,为行星排齿轮非线性振动特性分析提供了可靠的时变啮合刚度。

关键词：齿轮啮合刚度相位差行星排有限元 Matlab

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含齿侧间隙的直齿轮热弹耦合刚度数值计算与试验

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机械设计 2021年第11期38卷 67-77页

作者：杨小朋臧立彬陈勇巨东英武一民刘意气河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 埼玉工业大学先端科技研究所日本深谷690293 浙江吉利动力总成有限公司浙江宁波315800

齿轮啮合刚度计算的准确性对研究齿轮传动系统稳定性具有重要意义。其中临界补偿间隙对研究热弹耦合变形具有重要影响。该研究精准计算齿轮系统的临界补偿间隙,探究临界补偿间隙对齿轮传动系统的影响。根据齿轮刚度定义,综合考虑实际运... 详细信息

齿轮啮合刚度计算的准确性对研究齿轮传动系统稳定性具有重要意义。其中临界补偿间隙对研究热弹耦合变形具有重要影响。该研究精准计算齿轮系统的临界补偿间隙,探究临界补偿间隙对齿轮传动系统的影响。根据齿轮刚度定义,综合考虑实际运行工况下齿轮的温度场影响,基于有限元法、当量齿形法(石川模型)、数值仿真与热膨胀理论,建立含有齿侧间隙的热弹耦合刚度计算模型,并通过数值计算求解了临界补偿间隙,并以临界补偿间隙为分界点,分析齿侧间隙与外载荷与齿轮啮合刚度的定量关系。通过试验证明模型的可靠性,研究结果对增加齿轮运转寿命、提高齿轮啮合平稳性具有重要理论意义。

关键词：温度场分析齿轮啮合刚度齿轮变形数值仿真齿侧间隙

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剪刀齿轮的扭转刚度对齿轮系的动态响应特性及接触疲劳性能的研究

剪刀齿轮的扭转刚度对齿轮系的动态响应特性及接触疲劳性能的研究

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作者：李宗斌江苏大学

学位级别：硕士

当今社会,汽车噪声(Noise)、振动(Vibration)和声振粗糙度(Harshness)(简称NVH)性能越来越受到汽车驾驶人员的重视。汽车发动机和变速箱系统的振动反应作为汽车NVH最主要的激励端口,已经成为了所有大主机厂以及科学研究机构研究课题。... 详细信息

当今社会,汽车噪声(Noise)、振动(Vibration)和声振粗糙度(Harshness)(简称NVH)性能越来越受到汽车驾驶人员的重视。汽车发动机和变速箱系统的振动反应作为汽车NVH最主要的激励端口,已经成为了所有大主机厂以及科学研究机构研究课题。齿轮传动是汽车变速箱中最主要的传动方式,因此齿轮传动结构系统的动力学振动响应直接影响了手动档汽车变速箱甚至整个车辆系统的NVH性能。本文主要研究了剪刀齿轮的扭转刚度对齿轮系的动态相应特性,首先构建了基于能量的齿轮啮合刚度计算模型,并在此基础上构建了齿轮系统的动力学模型,然后对不同刚度的剪刀齿轮对空压机后轴影响进行了模拟并研究其受力分布情况,最后将通过对模型的简化进行NVH性能测试和分析,本文的主要研究内容如下:(1)构建了基于赫兹接触能量、弯曲能量、剪切能量、以及轴向挤压能量下的啮合刚度计算公式。当啮合齿轮齿数分别为z1=z2=30和z1=z2=60时,本文提出的基本能量法啮合刚度模型的计算结果与ISO6336-1-2006标准的计算结果相对比,发现当主被动齿轮的齿数都等于30时,由基本能量法计算出的单齿啮合刚度相对较大,而当主被动齿轮的齿数都等于60时,仅考虑齿根过渡圆角变形的刚度计算模型与标准刚度比较小。(2)构建了二次标准圆柱齿轮的12自由度动力学模型的,提出了一种具有几何偏心误差的齿轮系统动力学模型,以确定是否存在偏心耦合的基础上建立了两个考虑和未考虑耦合项的动态模型。研究结论:通过微分方程通解的Runge-Kutta方法求解了有无耦合项的动力学模型,根据解决方案的结果发现考虑耦合项的模型优于未考虑耦合项的模型,耦合项仅对幅度调制有影响,耦合项对光谱中的相关峰的位置没有明显的影响。(3)模拟了不同刚度剪刀齿轮对空压机曲轴后齿轮影响规律。通过模拟对比曲轴后齿轮与进口和国产剪刀齿轮两齿轮的接触曲线可知,扭转刚度大的进口剪刀齿轮与曲轴后齿轮较好啮合,而刚度小的国产剪刀齿轮在啮合过程中存在较多不接触区,说明啮合齿轮之间相互撞击的现象较多。对比受力图中可知,与国产剪刀齿轮啮合过程中切片上最大受力为323N,与进口剪刀齿轮啮合过程中切片上最大受力为327N;对比齿面接触压力图可知,与国产剪刀齿轮啮合过程中切片上最大接触压力为905MPa,与进口剪刀齿轮啮合过程中切片上最大接触压力为911MPa。(4)通过简化模型进行了不同刚度板材振动力学和接触疲劳性能的分析。研究得出对不同刚度的自由振动衰减曲线的快速衰减响应,可以得到刚度越大的材料的起始振幅更小,并且振幅衰减的速度更快,表明更难由外部激振引起其自身振动。通过快速傅立叶变换(FFT)得到振动的功率密度函数(MSA)可以得出在相同的振动频率下刚度越大的材料的功率密度函数具有更低的响应数值。材料自身的刚度对其振动性能有直接影响。通过接触疲劳实验结果得到刚度较大的进口钢齿轮的磨损量明显小于刚度较小的国产钢齿轮,微观表面形貌也较为完整表明,表明刚度较大的齿轮其磨损量较小。

关键词：齿轮啮合刚度齿轮系统动力模型剪刀齿轮扭转刚度 NVH性能接触疲劳

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直齿轮齿根缺陷扩展行为及轮齿刚度劣化特性研究

直齿轮齿根缺陷扩展行为及轮齿刚度劣化特性研究

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作者：刘鑫博北京工业大学

学位级别：硕士

齿轮是传动系统中的关键零件，其运行状态正常与否对企业生产具有重大影响。当齿轮出现故障，轻则影响设备的稳定性和产品质量，重则造成灾难性的生产事故。因此，对齿轮系统进行故障诊断分析，尤其是对其故障机理进行研究具有重要意义... 详细信息

齿轮是传动系统中的关键零件，其运行状态正常与否对企业生产具有重大影响。当齿轮出现故障，轻则影响设备的稳定性和产品质量，重则造成灾难性的生产事故。因此，对齿轮系统进行故障诊断分析，尤其是对其故障机理进行研究具有重要意义。本课题以线弹性断裂力学为基础，研究直齿圆柱齿轮的疲劳裂纹扩展及其对啮合刚度的影响，论文包括以下内容:\n (1)研究健康齿轮啮合刚度的计算方法，在韦伯啮合刚度计算模型的基础上，建立齿轮悬臂梁简化模型，综合考虑弯曲变形、接触变形和基础变形等因素，研究齿轮啮合刚度的理论解析方法，建立齿轮的时变啮合刚度曲线;利用有限元分析软件ABAQUS对齿轮接触应力进行分析，根据刚度的定义和轮齿间串、并联关系，获得刚度的数值分析结果。\n (2)研究疲劳裂纹的扩展行为，基于线弹性断裂力学，以应力强度因子判断裂纹是否扩展，使用最大周向应力准则确定裂纹扩展角度，根据Paris准则计算疲劳裂纹扩展长度，将齿轮裂纹疲劳扩展过程做线性化处理，完成齿根裂纹的扩展分析;仿真研究不同工况下齿根裂纹的扩展形貌特征，并通过疲劳试验结果加以验证。\n (3)研究不同缺陷齿轮的刚度劣化特性，从解析法和数值仿真两个角度分析初始裂纹长度为0.2mm的齿轮刚度劣化特性;基于不同尺度的裂纹扩展模型，分析裂纹故障对齿轮时变啮合刚度的影响。针对齿轮另一类典型故障——齿面剥落，分别利用解析算法和仿真工具，研究故障对齿轮弯曲变形刚度、接触变形刚度、基础变形刚度以及综合啮合刚度的影响。\n (4)缺陷齿轮剩余寿命的研究，分析加载次数与裂纹扩展进程之间的定量关系。利用有限元仿真分析齿轮疲劳寿命，并与疲劳试验进行对比，研究齿轮寿命初步评估的方法，最后对影响故障齿轮剩余寿命的因素进行探讨。

关键词：齿轮啮合刚度裂纹扩展剩余寿命劣化特性

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考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性研究

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机电工程 2024年第5期41卷 775-785页

作者：姜春雷樊智敏姜宇孙旭睿闵令竹青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

针对目前双渐开线齿轮(DIG)研究过程中齿廓磨损对双渐开线齿轮动态特性的影响问题,对考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性进行了研究。首先,进行了双渐开线齿轮接触线长度与齿面载荷计算,考虑相对滑移距离,建立了等效接触模型;... 详细信息

针对目前双渐开线齿轮(DIG)研究过程中齿廓磨损对双渐开线齿轮动态特性的影响问题,对考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性进行了研究。首先,进行了双渐开线齿轮接触线长度与齿面载荷计算,考虑相对滑移距离,建立了等效接触模型;然后,进行了双渐开线齿轮齿面累积磨损量、齿轮齿面累积磨损深度的计算,建立了双渐开线齿轮啮合刚度计算模型,进行了磨损故障的双渐开线齿轮刚度的计算;最后,以一对双渐开线齿轮为研究对象,采用集中质量法建立了6自由度动力学模型,研究了齿面磨损对双渐开线齿轮动力学特性的影响。研究结果表明:在运行1×104次载荷循环后,混合弹流润滑状态下,双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮(CIG)在节线附近齿根位置的最大累计磨损量差值为0.00207μm,且双渐开线齿轮节线靠近齿顶位置的磨损小于普通渐开线齿轮的磨损;双渐开线齿轮系统在磨损后振动加速度幅值小于普通渐开线斜齿轮的幅值。通过对不同磨损情况下的时域响应进行研究,发现磨损导致双渐开线齿轮传动系统的振动幅值增大。

关键词：机械传动双渐开线齿轮齿廓磨损混合弹流润滑动力学模型时域响应齿轮啮合刚度模态分析传动系统振动特性

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考虑齿啮合刚度的轧机主传动系统动力学特性研究

考虑齿啮合刚度的轧机主传动系统动力学特性研究

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作者：李怀志东北大学

学位级别：硕士

轧钢机主传动系统按设计技术指标可靠运行是轧机设计制造的关键问题之一。随着生产率不断提高及轧制强化,轧钢机主传动系统的负载加重,对轧机传动系统提出了高精度和高动态性能的技术要求。轧机传动的扭振不仅影响轧件的表面质量,而且降低了传动系统的疲劳寿命,直接威胁着设备的安全。\n 轧机主传动系统振动以扭转振动为主要特征,在建立轧机扭转动力学模型,一般采用集中参数法按轴盘系统处理。在处理包含齿轮传动的轧机主传动系统的动力模型中,通常忽略齿轮的啮合刚度,本文以某钢铁公司F2带钢轧机主传动系统考虑齿轮啮合刚度建立扭转振动模型来研究。\n 在本文的研究中,首先,建立考虑齿轮啮合刚度和忽略齿轮啮合刚度的F2带钢轧机主传动两类动力学模型,利用矩阵迭代法求出轧机的固有频率及主振型,对比两类模型下的扭振固有频率。\n 其次,利用MATLAB软件中的龙格-库塔数值计算技术,求解两种轧机动力学模型的咬入过程中轴段上的动态扭矩响应,对比分析轧机上主轴、联接轴的力矩数据结果,从而分析齿轮啮合刚度对轧机振动的影响。\n 通过对数据的对比分析可知,考虑减速机齿轮的啮合刚度时轧机主传动系统的一阶固有频率降低,并出现数值较大的最高阶固有频率,同时减速机齿轮的啮合刚度将会小幅度降低轧机主传动系统的前几阶固有频率数值。在轧制力矩不变的情况下,轧机主传动系统的轴段扭矩随着咬入时间的增加而降低。考虑减速机齿轮的啮合刚度后,轧机主传动系统轴段的动态力矩值将会有所增大。

关键词：带钢轧机主传动系统扭转振动固有频率齿轮啮合刚度动态响应

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