于印鑫[1]2015年在《齿轮传动系统若干动力学问题研究》文中指出齿轮传动系统是机械中最常用的传动形式之一,由于其恒功率传动的特点,具有其它传动形式不可替代的优势。目前,齿轮系统正朝着高速、重载、轻型、高精度和自动化方向发展,这就对其动态性能提出了更高的要求。齿轮系统动力学、减振和降噪及其优化已成为当前科技界研究的非常活跃的前沿课题之一。汽车变速器、风机增速箱及附件机匣等均是以它们的内部齿轮传动系统为主要结构的动力转换和传递机构,由于其功能和应用背景的需要存在的减振降噪,重载下的均载和冲击强度及结构优化等动力学问题均是齿轮传动系统的典型共性问题,本文的研究就是以某型汽车变速器、某发动机附件机匣及1.5MW风机增速箱行星传动系统为对象,综合运用机械振动、有限元理论和分析方法、多体动力学方法、智能优化算法、集中参数方法、边界元噪声分析方法、模态综合法等,对变速器、机匣传动系统、风机增速箱行星轮系统的直齿和斜齿轮耦合传动系统的动力学特性、内部激励、修形减振优化、振动噪声和动态冲击强度及结构优化等问题进行了深入研究,该研究对了解齿轮系统的结构型式、几何参数及加工方法等对齿轮传动系统动态性能的影响具有一定价值,从而指导高质量齿轮系统的设计和制造,同时对齿轮传动系统的减振及噪声控制提供了有力的理论基础。具体而言,本文完成的工作如下：(1)研究了高速多载荷的弹性支撑锥齿轮轴系的动力学特性和行波共振特性；建立的轴系动力学模型考虑了多个齿轮副啮合的耦合作用及轴承弹性支撑,分析了不同支撑刚度下的临界转速分布和共振响应点的分布,利用应变能密度分布法分析了不同行波共振振形对锥齿轮轴系的危害程度。(2)基于静态接触方法,获得时变啮合刚度,并结齿面误差和啮合冲击激励合成了齿轮啮合激励；提出利用弹性齿轮-轴-轴承的刚-柔耦合动力学模型和基于显式动力学的动态接触方法对斜齿轮轴系内部啮合激励进行研究,对比分析齿轮副中心距变化和弹性齿轮-轴-轴承对内部啮合激励的影响,弹性齿轮-轴-轴承导致啮合激励的频率成分增加,且频率成分在啮合频率及其倍频、分频和转频周围成梳状分布的结论与试验结论一致。(3)提出基于显式动力学和多体动力学方法及遗传算法的直齿和斜齿轮优化修形方法。利用多体动力学方法获取齿轮副轴系由于齿轮-轴-轴承变形引起的齿轮副啮合误差,考虑齿轮副啮合误差,建立齿轮副修形有限元模型,并利用显式动力学方法求解,以齿面最大应力为判别依据,利用遗传算对修形参数进行优化。此修形方法更加符合工程实际,修形参数取值能够明显降低实际工况下的齿面应力。(4)以斜齿行星齿轮传动系统为研究对象,建立了斜齿行星齿轮传动系统全自由度集总参数动力学模型。考虑安装误差、加工误差和时变啮合刚度等因素,对风机增速箱行星轮系进行了动力学特性研究。研究表明,在工作转速下太阳轮和行星轮处于混动运动状态,振动频率存在啮合频率和差频,由于安装误差导致的星轮系不平衡载荷影响太阳轮轴心轨迹成不规则椭圆形,振动位移指标明显增大。对故障增速箱的测试信号进行时域和频域分析,并将故障信息与增速箱固有特性进行对比分析,确定了故障原因和故障位置。(5)提出结合显式动力学方法和边界元方法进行变速器噪声分析。利用弹性齿轮-轴-轴承动力学模型获取变速器壳体动态轴承激励,用于变速器壳体的噪声分析。首先分别建立变速器输入、输出、差速器轴系动力学模型,对轴承激励进行模拟仿真,将仿真获得的轴承动态激励施加在变速器壳体的轴承支撑部位,分析各轴承激励综合作用下变速器壳体在不同频率下的表面振速；建立变速器壳体边界元模型,通过噪声分析获得变速器表面和声场范围内的噪声分布及主要分布位置。此方法在获取变速器壳体轴承激振力中考虑了弹性轴、齿轮、轴承的综合影响,轴承激振力更加合理,噪声分析精度更高。(6)将Matlb与Ansys的APDL语言相结合,建立加力泵齿轮轴系半参数化模型,对瞬间高速冲击的极端工况下附件机匣加力泵齿轮轴动态强度和结构优化进行了研究,并开发了齿轮轴系动态强度及优化分析软件。分别利用隐式和显式动力学求解方法对加力泵齿轮轴在高速冲击载荷下的应力进行仿真分析,分析结果表明,两种方法获得的应力水平分布基本一致,但是动态冲击载荷下的动应力水平远大于平衡应力,显式动力学求解方法获得的动态冲击应力水平和最大应力分布位置更加接近试验结果。(7)利用模态综合法建立了连续参数的齿轮轴转子系统动力学微分方程,对柔性轴-弹性齿轮盘-弹性轮齿构成的齿轮轴转子系统的固有频率和振形进行了分析求解,并对轴和齿轮盘的质量、刚度对系统固有特性的影响进行了分析讨论。
吴志刚[2]2000年在《弹性齿轮结构设计及其动态特性分析》文中研究指明本文根据电机车齿轮系统在实际使用中出现的问题，提出了一 种新型的齿轮结构。主要内容包括：弹性（柔性）齿轮结构设计； 理论分析；有限元分析和动态模拟。有限元分析结果，在同一冲击 载荷作用时，弹性齿轮结构能显着提高齿根强度。
付晨曦[3]2015年在《直升机齿轮分扭传动主减速器动态特性与均载特性研究》文中认为直升机主减速器是直升机叁大关键动部件之一,其性能的优劣直接影响直升机整体性能水平的高低。分扭传动作为直升机主减速器中用于替代行星传动的一种新型结构,在相同条件下能够实现比行星传动更大的传动比、更轻的质量。本文研究的两支路分扭传动构型,具有传动级数少、功率损失小、噪声低和可靠性高等优点,已应用于国外先进的直升机主减速器中。这种分扭传动主减速器的核心问题在于其振动特性复杂和载荷分配不均。本文建立了一种能够反映传动系统特点的动力学模型,计算分析直升机齿轮分扭传动主减速器的动态特性和均载特性,形成了主减速器的设计与分析方法,为直升机齿轮分扭传动主减速器设计和研制提供了理论指导和技术支持。本文研究工作和成果对于提高我国直升机主减速器的设计、研发水平具有重要的理论意义和工程应用价值。从齿轮偏差、刚体运动和齿轮变形叁个方面对圆柱齿轮副动力学建模过程进行了分析。将加工误差的影响分为齿廓偏差和位置偏差,通过定义接触点处齿廓偏差模拟真实齿廓形貌,分析发现位置偏差导致中心距变化,从而改变啮合角、位置角和重合度,进而影响齿轮副的啮合状态。推导得到存在齿廓偏差时从动轮刚体运动的角速度、角加速度计算公式。将啮合平面内的理论接触线离散化,推导任意接触点处弹性变形和啮合力计算公式,同时给出了圆柱齿轮副啮合刚度和传动误差的判断与计算方法。根据拉格朗日定律推导得出圆柱齿轮副纯扭转和弯-扭-轴耦合动力学方程,给出数值求解方法,并对模型进行了验证。从刚体运动和接触变形两个方面对弧齿锥齿轮副动力学建模过程进行了分析。指出以齿宽中点处的接触状态建立动力学方程的必要性和可行性。分析弧齿锥齿轮副刚体运动,给出任意接触点处转角偏差转换为名义啮合点处啮合误差的计算方法,推导得出存在转角偏差时从动轮角速度、角加速度的计算公式。分析弧齿锥齿轮副接触变形,推导得出名义啮合点处啮合变形、啮合力的计算公式。采用拉格朗日定律建立弧齿锥齿轮副纯扭转和弯-扭-轴耦合动力学方程,给出了数值求解方法,并对模型进行了验证。分析了直升机齿轮分扭传动主减速器的特点,划分出各构件的动力学属性,建立了集中质量模型,给出直升机齿轮分扭传动主减速器的纯扭转和弯-扭-轴耦合动力学方程。通过定义参照齿轮副、相关齿轮副和参考点,推导得到不同啮合周期齿轮副间啮合相位关系的数值计算方法,详细分析了直升机齿轮分扭传动主减速器中同级不同支路齿轮副、同支路两级齿轮副两种特殊构型的啮合相位计算方法,为计算闭环传动链中齿轮副初始接触位置奠定了基础。根据直升机齿轮分扭传动主减速器的结构特点,推导得出集中质量模型中其它相关参数的计算方法。分析了直升机齿轮分扭传动主减速器的自由振动特性,给出求解系统固有特性的方法,得出直升机齿轮分扭传动主减速器包含有人字齿-直齿双联齿轮振动模式、输入齿轮振动模式和全齿轮振动模式,推导得到各子振动模式的求解方程、各构件能量计算方程。通过对固有频率的参数灵敏度分析,得出如何调节固有频率进行减振、避振。给出了动力学方程的矩阵无量纲化处理方法,根据对啮合相位的分析计算得到闭环传动链中各齿轮副的初始接触位置,对直升机齿轮分扭传动主减速器的动态响应进行了分析。通过对比纯扭转和弯-扭-轴耦合动力学模型的适用性,得出弯-扭-轴耦合模型更能体现直升机齿轮分扭传动主减速器的特点。根据加工误差形成的不同齿轮副偏差类型,计算分析了单对齿轮副偏差条件下的工作情况,得出:弧齿锥齿轮副转角偏差影响齿轮副动态传动误差,根据偏差均值的方向可以对动态传动误差均方根值的变化做出大致判断;圆柱齿轮齿廓偏差造成齿轮副动态传动误差表现出非线性特性;圆柱齿轮位置偏差使齿轮副产生了一种新的啮合状态,但仍处于一种长周期线性运动。同时计算分析了偏差条件下直升机齿轮分扭传动主减速器的工作情况,总结得出不同大小和方向的转角偏差、不同加工精度形成的齿廓偏差以及不同大小的中心距方向、切向位置偏差对系统动态传动误差的影响规律。给出分扭传动均载性能的衡量方式,研究了直升机齿轮分扭传动主减速器的均载性能。对两种不同构型的齿轮实验模型进行了均载性能对比分析,结果表明:只有多支路齿轮传动系统形成闭环时才会出现不均载现象;不均载现象是多支路闭环齿轮传动系统的固有特性;加工误差和啮合相位会改变多支路闭环齿轮传动系统的均载性能。计算得到直升机齿轮分扭传动主减速器工作时的载荷分配与变形情况,结果表明:系统工作时分扭传动闭环构型不均载的原因在于两支路相同齿轮副的啮合变形不同,齿轮各自产生的弹性位移起到了不同的变形迭加效果。通过对均载系数与系统固有参数的灵敏度分析,得出均载性能随固有参数的变化规律。根据均载性能的分析结果,提出了叁类均载方法。指出分扭传动两支路中各齿轮各自产生的弹性位移起到相同的变形迭加效果即可达到均载,提出了设计合适的闭环传动链啮合间隙进行均载的方法;根据均载系数的灵敏度分析结果,提出了通过调节传动系统参数进行均载的方法;啮合相位会改变均载性能,但啮合相位由系统参数决定。同时考虑到轻量化和高安全性设计要求,采用优化设计方法,以提高分扭传动均载性能、实现轻量化和高安全性为目标,提出了设计轮齿啮合相位的均载方法。设计研制出分扭传动试验箱,搭建了分扭传动试验台,进行了动态特性和均载特性试验,验证了本文所提出的理论和方法的正确性。
凌静秀[4]2015年在《空间分布载荷下TBM刀盘振动分析及寿命预测》文中研究指明全断面岩石掘进机(TBM)是隧道施工领域典型的大型复杂装备,其技术复杂和附加值高,反映一个国家的装备制造业水平。刀盘是TBM的核心部件,其寿命等同于TBM的寿命,掘进过程中会遇到高硬度、高温、高石英含量的“叁高”围岩环境,加以不同类型的滚刀群多点冲击破岩特性使得刀盘振动极其剧烈,受力性态及力流传递规律极其复杂,导致刀盘在未达到预定寿命指标前出现大面积损伤开裂的严重工程问题。其根本原因在于上述极端环境下刀盘系统的动力学行为及损伤机理难以预测,实现强冲击环境下刀盘的减振抗损设计难度极大。因此,对TBM刀盘的动态特性及疲劳寿命进行分析和预测,提出结构参数的设计依据,具有较大的理论价值及工程意义。本文以中方五分式刀盘为例,对其振动特性及疲劳寿命展开深入研究和探讨,主要研究内容如下：1)复杂因素影响下分体式TBM刀盘系统多自由度耦合动力学行为及其振动机理：综合考虑空间多点时变随机激励、轮齿啮合刚度、间隙及轴承刚度等内外部因素影响,推导构件间的变形协调关系,建立分体式TBM刀盘系统的耦合动力学模型,提出了基于Newmark-β的分体式TBM刀盘系统快速解耦方法,进而分析不同掘进参数、分体质量参数、主驱动布置参数等复杂因素对刀盘系统振动特性的影响规律,并用掘进现场的刀盘振动实测加速度数据验证及修正了动力学模型的准确性及可信度。2)基于子模型技术的分体式刀盘结构复合型应力强度因子模型：针对刀盘结构及边界载荷的复杂性,其裂纹应力强度因子难以确定。结合刀盘结合面动态载荷及多滚刀空间时变激励,采用雨流计数法统计得到8级等效的疲劳载荷谱,提出基于子模型技术的分体式刀盘结构复合型应力强度因子计算方法,并用Newman-Raju公式进行了方法的验证。进而,分析裂纹位置角、形状比及相对深度等参数对应力强度因子的影响,揭示了不同参数下裂纹尖端的主导扩展规律。3)复杂边界条件下TBM刀盘的裂纹扩展寿命预测及参数影响：基于各级等效的疲劳载荷谱,拟合分体刀盘薄弱部位裂纹尖端最深处等效应力强度因子幅的数学表达,分析刀盘的裂纹扩展规律,基于Newman模型及累积损伤理论建立其疲劳裂纹扩展寿命预测模型,进而预测疲劳寿命,并用刀盘特征子结构进行裂纹扩展实验验证。同时,分析不同盘体结构参数、裂纹尺寸参数及扩展速率参数对刀盘寿命的影响规律,为刀盘的结构设计、抗损准则、故障检修策略及选材提供借鉴。4)辽西北供水工程TBM刀盘振动特性及寿命预测：为进一步验证本文模型及方法的有效性及实用性,以辽西北供水工程刀盘为例,采用本文方法建立其系统振动模型,计算刀盘的动态响应及结合面动态载荷,预测其疲劳寿命,并提出盘体结构的改进方案。
梁明轩[5]2014年在《变速器系统非线性动力学特性与参数优化研究》文中研究指明汽车变速器噪声是汽车的主噪声源之一,变速器振动常常会诱发与其相连接的其他部件的振动,影响整车的NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能,因此,控制变速器振动噪声,改善其动力学性能,大大提高汽车乘坐舒适性,是提高汽车企业的竞争力的关键途径之一。同时,全世界面临“能源与环境”协调发展的巨大社会问题,尤其是我国实现节能减排目标面临的形势十分严峻,这对我国车用动力机械行业的轻量化与节能技术提出了迫切的要求。机械式手动汽车变速器自身具有独特优点,在不同形式的汽车上得到广泛的应用,在今后相当长的时间里,依然会在汽车传动系统中占据重要地位。近年来,针对汽车变速器的振动噪声等动力学问题,国内外学者和汽车企业投入大量人力、物力进行研究,随着计算机技术的发展,现代设计理论和方法,如有限元方法、虚拟样机技术等不断应用到变速器产品的研发设计,不仅能大大缩短了研发周期,而且提高了仿真精度,以便迅速适应不断变化的市场需求。本文主要从某变速器齿轮传动系统总成动力学特性分析出发,针对亟待解决的若干动力学问题,以理论分析、数值仿真、虚拟样机、实验验证为手段,对变速器系统中相关的动态特性优化和减振降噪方法进行深入细致的研究。主要工作如下：针对建立的某典型轿车变速器总成虚拟样机模型,讨论了变速器齿轮传动系统模态求解的影响因素,基于显式动力学有限元法研究了齿轮传动系统动态啮合特性及不同仿真模型对齿轮啮合特性的影响。利用有限元仿真试验获得了滚动轴承动刚度与载荷频率、载荷大小以及温度场等参数的关系。推导了不同偏置位置的转子圆盘-滚动轴承系统涡摆耦合非线性振动分析模型,着重讨论圆盘摆振、转子偏置、滚动轴承游隙对系统的临界转速和振动幅值的影响。变速器齿轮系统敲击噪声逐渐成为变速器设计重点考虑的问题,本文在前人研究的基础上,将主动齿轮轮齿激励简化成以齿频为基频的简谐激励,建立了变速器齿轮敲击非线性动力学模型,分析齿轮参数和工况参数对齿轮敲击特性的影响,将整个变速器齿轮传动系统敲击噪声最小为目标函数,对各档位齿轮间隙和空转齿轮等效质量进行参数优化,为同类产品的改进设计提供依据。最后,计算了在各轴承支反力载荷下变速器箱体结构刚强度,并基于结构强度分析结果对箱体进行拓扑优化设计,实现了变速器箱体轻量化。本文从工程应用的角度,通过仿真分析和结构优化对典型轿车变速器若干动力学问题开展深入细致的研究,建立了相关问题新的动力学模型,形成了新的相关分析方法和流程,得到的一些研究成果对缩短同类型产品的研发周期,提高国产变速器的性能具有一定意义。
韩斌慧[6]2015年在《掘进机截割减速器作业载荷侵害分析及其阻尼缓冲方案研究》文中提出课题来源于国家863计划资助项目——“煤炭智能化掘采技术与装备”中“智能化超重型岩巷掘进机研制”子课题(2012AA06A405)的研究任务。目标是通过研究推动关键零部件自主研制水平,实现综掘装备智能截割,提高破岩能力、智能化程度及可靠性。由此全面提升煤矿生产装备的智能化、自动化程度,增强综掘装备核心竞争力。截割减速器作为掘采装备中重要的动力传动装置,必须适应重载高效、故障易查、损伤易除、低振可靠、低噪环保的要求,否则可能成为制约课题顺利研究的瓶颈。因此建立一套截割减速器在作业载荷侵害下损伤机理研究的理论方法,并采取减振降噪技术进行侵害排除,对于提升现有装备可靠性,为未来重型、超重型装备研制提供理论参考,具有科研和社会效益的双重价值。在论文研究中,国家青年科学基金项目——“管状层间过渡阻尼结构物理—机械参数藕联机理研究”(514052323)及山西省回国留学人员科研资助项目——“基于物理—机械参数藕联特性的N组合层粘弹性悬架阻尼分析”(2012-073)为论文阻尼缓冲方案研究提供了重要的经费支持。论文主要研究内容:1、建立了掘进机截割减速器作业载荷侵害模型并进行了理论解析。模型以受侵害EBZ120掘进机截割减速器为研究对象,以牛顿第二运动定律为依据,以集中参数法为基础,从齿轮副纯扭转振动模型入手,到单级齿轮啮合传动模型建立,考虑轴承动力学及二级行星结构级间连接,最终建立了截割减速器高阶非线性耦合侵害模型;针对模型自由度多、非线性因素复杂、行星轮存在刚体位移、转子及箱体结构耦合,解析解及数值分析难度大的问题,采用有限元方法进行理论求解,获得了轴承、内部齿轮振动加速度时域特性曲线,以及啮合齿面间的动态啮合力,分析了损坏现象的损伤机理;通过频域分析,获得了传动系统低阶频率分布情况,结合齿轮啮合频率、转动频率分析了系统激振频率。2、在“煤矿采掘机械装备国家工程实验室”完成了掘进机截割减速器模拟破岩条件下的振动数据采集。通过时域、频域分析,研究了截割减速器、履带架、操纵台、电控箱在典型工况下的振动特性,并且进行了振动烈度及舒适性评价,积累了类似截割减速器性能优化、高端装备研究的重要基础数据。3、开展了截割减速器装配体及壳体的理论模态分析及实验验证。模态分析结果是进行动态特性研究和减振设计的基础数据,通过理论分析获得了低阶固有频率;使用力锤敲击单点激励、多点响应的实验模态分析方法,获得了截割减速器及壳体的低阶固有频率及对应振型,验证了理论模型,分析了误差。4、进行了截割减速器台架振动测试,以采集到的齿圈振动加速度时域数据验证了侵害模型的理论计算结果,分析了二者的误差;证明了侵害模型建模理论及求解方法在封闭式传动系统中的快捷、可达性。5、提出了壳体阻尼缓冲方案,与原有结构从理论方面进行了减振效果对比分析。通过类似减振结构的实车实验,间接验证了筒状承力件阻尼缓冲方案的可行性。综上所述,本文的研究成果可为掘进机截割减速器作业载荷侵害分析、故障排除、减振降噪研究提供理论依据和参考,为未来重型、超重型采掘装备传动装置的研发提供思路和方法。
徐涛[7]2015年在《金属橡胶刚柔复合齿轮副结构设计及动力学分析》文中进行了进一步梳理本文研究工作得到了军品配套项目“xxx齿轮传动装置的研制”的资助。随着军事设备的快速发展,对减速器的可靠性和传动精度提出了更高要求。橡胶合金滤波减速器是重庆大学王家序教授针对军事设备的使用性能和传统减速器的突出问题,发明的一种高可靠、轻量化的精密少齿差行星减速器。但是橡胶合金作为一种非金属基体材料,强度刚度不如金属材料,高低温性能较差,这在一定程度上阻碍了滤波减速器的推广应用。而金属橡胶材料可在-70℃~300℃稳定可靠的工作,其力学性能不会发生较大改变。本文以复合齿轮副为研究对象,采用金属橡胶材料作为弹性体,结合变形协调设计理论,对其结构参数和工艺形式开展了研究。论文的主要内容如下:①基于金属橡胶材料的压缩性能和阻尼性能特点,结合变形协调理论,建立了一套关于金属橡胶复合齿轮副的完整结构设计计算流程。该设计流程中以金属橡胶材料的相对密度作为重要变量,从复合齿轮副的扭转刚度、启动摩擦力矩和动力学性能两条路径进行求解。对比验证两种方法所得结果没有明显冲突之后,总结得到金属橡胶复合齿轮的加工参数。考虑到前述计算存在的误差,为了验证计算的合理性并方便对比实验,设计了5组不同间隙?r和不同相对密度的金属橡胶复合齿轮副。②在初期设计中便引入动力学分析以指导并优化设计工作。将支撑轴承、传动轴和金属橡胶弹性体等效为支撑刚度和阻尼元件,采用无摩擦的齿轮副啮合模型,按照集中质量法建立一对金属橡胶复合齿轮副叁个构件6个自由度的非线性振动模型。对上述微分非线性方程组进行降阶,利用Matlab编程求解。之后采用粒子群算法,以金属橡胶弹性体等效刚度、阻尼为自变量,复合齿轮副振动响应为约束,振动加速度RMS值最小为目标开展多目标优化工作。并将结果代入前述流程进行下一步求解。③针对复合齿轮副的结构,利用Abaqus软件开展高低温环境下复合齿轮副的有限元热变形分析。之后从齿轮副传动精度与可靠性入手,在综合考虑齿厚误差、齿轮径向跳动、传动轴偏心误差、支撑轴承径向游隙和前述热变形分析结果的基础上,对复合齿轮副开展变形协调设计。经计算得到常温时复合齿轮副的预紧量,并根据低温时的传动精度和高温时的传动可靠性要求进行验算。结果表明,5组复合齿轮副的预紧量既能够保证低温时的回差要求,也能保证高温时复合齿轮齿圈与轮毂留有一定间隙,保证齿轮副不发生卡涩、卡死的故障。④针对金属橡胶材料的成型工艺,并结合前述计算结果,设计出一整套复合齿轮金属橡胶弹性体的冲压成型模具。创造性的提出利用复合齿轮的齿圈和轮毂作为冲压模具型腔的一部分,使成型的金属橡胶弹性体不再需要装配。⑤利用已完成加工的2#复合齿轮和多功能传动摩擦实验台开展了部分实验。通过对比实验,表明金属橡胶复合齿轮副的振动明显小于传统金属齿轮副。同时开展了不同中心距下复合齿轮副的测试工作,结果表明随着预紧量增加,齿面摩擦加剧,复合齿轮副摩擦力矩逐渐增大,振动加速度则呈先下降后上升的趋势。
徐祖国[8]2016年在《齿轮传动综合试验台设计与动态特性分析》文中研究说明本文以用于测试叁型火箭炮中方向机齿轮箱性能的试验台为研究对象,对传动试验台进行设计与搭建,使其具备测试跑合、效率、振动噪声和温升等功能。此外,研究分析试验台的动态特性并通过优化理论方法提高其动态性能,以此保证实验的精度和稳定性。结合被测试件的布局特点、传动参数和结构尺寸提出传动试验台的总体设计方案,主要包括结构方案、硬件的选型和软件的原理流程。结构方案确定后,对于试验台动态特性影响较大的关键零部件,运用齿轮啮合、机械设计等理论,综合考虑制造、装配的工艺性对其进行设计,完成试验台的材料选择、结构设计和叁维造型与装配。基于多刚体动力学和有限元动力学分析理论对试验台的关键零部件进行合理简化,建立试验台动态特性分析计算模型,得到试验台在正常运转条件下的应力应变、振动、关键点的位移响应结果,确定试验台的设计是否满足要求和存在优化的潜力。结合转接齿轮箱和安装机架的实际工况,利用Abaqus/ATOM模块按照变密度法,创建结构的关于频率优化的单目标多约束的拓扑优化模型,目标函数为固有频率,约束条件为质量和典型工况下的最大应力,最后根据的密度云图对安装机架和转接齿轮箱进行优化改进和校核分析。优化结果表明:优化前后安装机架的应力仍然在许用范围内,最大位移在正反转工况下分别降低了 34.3%和37.5%,第一阶模态提高了 25.9%;齿轮箱的应力保持基本不变,第一阶模态提高了 49.8%。
李熠[9]2013年在《竖轴潮流发电水轮机动力学分析》文中研究表明竖轴潮流水轮机是近年来被广泛研究的一种海洋潮流能转换装置。本文对一种2×300kW竖轴潮流发电水轮机进行了机构设计，对水轮机进行了传动系统动力学、水动力学和结构动力学分析，验证了潮流发电水轮机实现潮流能转换的可行性。根据竖轴潮流发电水轮机的结构形式、流体动力学特性及水轮机发电技术特点，对竖轴潮流发电水轮机进行了机构设计，建立了水轮机的叁维实体模型。对水轮机进行了传动系统动力学分析。根据水轮机传动系统的动力学特性，建立叶轮、增速齿轮箱和发电机等子系统的动力学方程，建立竖轴潮流发电水轮机传动系统的刚性轴系与柔性轴系动力学模型。运用MATLAB/SIMULINK软件结合水轮机传动系统动力学模型在理想流速下对水轮机进行了动态特性分析。对水轮机进行了水动力学分析。根据水轮机运动和受力分析，计算得到实测流速下竖轴潮流发电水轮机的外部载荷函数，为竖轴潮流发电水轮机系统整机的结构动力学分析奠定基础。并分析得到了实际测量流速下水轮机的输出特性，进一步验证了水轮机机构的可行性。通过对水轮机关键部件进行合理的假设和等效，建立了增速器和水轮机整机的模态有限元仿真模型，通过模态分析得到增速器的前10阶和整机的前20阶固有频率和振型特征，结果表明水轮机的固有频率远离潮流载荷、叶轮载荷和发电机转子载荷频率，本文设计的水轮机不存在共振现象。运用模态迭加法，分析水轮机系统整机在潮流载荷、叶轮转子质量不平衡载荷和发电机转子质量不平衡载荷作用下的动态响应，验证结构设计的合理性，并提出了水轮机结构设计中加强某些薄弱部分的一些处理方法。
李云奇[10]2018年在《多输入两相内平动少齿差减速器设计及其动态特性研究》文中指出在模块化级联电机系统中通过动力集成减速器可以实现多轴输入单轴输出,从而可以按相应的动力需求进行优化设计,也可以通过增加模块电机的数目来满足不同功率的需求。平动齿轮减速器可以将多个输入转化为一个输出,是一种理想的动力集成减速器解决方案。由于平动减速器中的平动轮做偏心运动,采用两相内平动的结构形式可以较好地平衡质量偏心的影响。平动减速器的结构复杂,精度要求高,影响其动态特性的因素多而复杂,故对其进行设计和动态特性的研究具有重要的实际意义。本文为了达到多输入单输出的目标,设计了一种两相内平动少齿差减速器,其可以实现两轴同时输入单轴输出。选用合理的变位系数对少齿差齿轮副进行几何计算,并利用叁维建模软件对该减速器进行参数化建模及虚拟装配,得到了精确的实体模型。利用多体动力学软件建立了减速器的虚拟样机模型,对模型进行运动学和动力学分析。分析了减速器中各构件的转速和角加速度,以及转速、转矩、输入轴相位等因素对减速器动态啮合力、支承力等动力特性的影响规律。依据国家标准对试制减速器进行振动测试,选取相应测点对齿轮箱的加速度信号进行采集和处理,发现振动信号会出现频率耦合现象,通过对比验证了减速器虚拟样机模型的准确性。
参考文献：
[1]. 齿轮传动系统若干动力学问题研究[D]. 于印鑫. 东北大学. 2015
[2]. 弹性齿轮结构设计及其动态特性分析[D]. 吴志刚. 辽宁工程技术大学. 2000
[3]. 直升机齿轮分扭传动主减速器动态特性与均载特性研究[D]. 付晨曦. 西北工业大学. 2015
[4]. 空间分布载荷下TBM刀盘振动分析及寿命预测[D]. 凌静秀. 大连理工大学. 2015
[5]. 变速器系统非线性动力学特性与参数优化研究[D]. 梁明轩. 东北大学. 2014
[6]. 掘进机截割减速器作业载荷侵害分析及其阻尼缓冲方案研究[D]. 韩斌慧. 太原科技大学. 2015
[7]. 金属橡胶刚柔复合齿轮副结构设计及动力学分析[D]. 徐涛. 重庆大学. 2015
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