一、冲击阻尼在齿轮传动中的应用(论文文献综述)
刘续壮[1](2021)在《基于KISSsoft行星齿轮的修形与有限元分析》文中研究指明行星齿轮作为一种传动比大、承载能力强、传动效率高的机械传动形式,被广泛应用于机械传动领域,但是由于存在设计、制造和安装等误差,使行星齿轮传动性能受到一定影响。本文利用KISSsoft和ANSYS软件对某新型长冲程抽油机减速器中2K-H型行星齿轮传动系统进行设计与仿真分析,对轮齿啮合副进行齿廓和齿向联合修形和优化。利用KISSsoft对长冲程抽油机减速器中2K-H型行星齿轮传动系统参数进行离散化处理和结构参数设计,构建了行星齿轮传动系统模型,齿面滑动率的计算值均在(-1,1)之间,符合设计要求,经过齿形线检测啮合轮齿不发生干涉和卡死现象。通过轮齿强度计算和啮合性能分析得出修形前太阳轮齿面安全系数0.9582小于许用安全系数1,太阳轮-行星轮啮合副接触温度分布不均匀,热量和应力分布偏向轮齿一端,传动中偏载现象严重。为解决上述问题,对太阳轮-行星轮啮合副进行齿廓和齿向联合修形,修形后仿真计算分析结果表明,修形后齿轮安全系数均满足许用安全系数,接触温度下降10°C左右,传动误差减小了0.7698μm,热量产生减小了162J/mm,接触应力减小了357.635N/mm2,且分布都更加均匀,齿面偏载得到了有效消除。最后利用ANSYS对修形前后的行星轮系进行了模态分析,计算分析结果得出修形后轮系整体振动形变量下降了近2%-3%。论文基于KISSsoft和ANSYS对行星齿轮传动系统进行优化设计和仿真,对轮齿啮合副进行修形和优化,有效的降低了振动和噪音,改善了齿轮系统的传动性能,提高了传动系统的平稳性。研究结论为提高行星齿轮传动性能和传动稳定性具有一定的理论和工程应用价值。
菅光霄[2](2021)在《基于动力学理论的齿轮弹流润滑研究》文中研究说明齿轮的润滑特性和动力学性能在很大程度上决定了其效率和服役寿命。对于高速重载的齿轮传动系统,惯性力、阻尼和刚度的动态激励作用对其传动特性有显着影响,需要同时考虑振动与润滑两个方面,必须进行动力学与弹流润滑的耦合研究。本文研究对象为航空用齿轮传动系统,首先进行振动与接触冲击耦合作用下齿轮系统的弹流润滑研究。基于齿轮啮合刚度的动态激励作用并以动力学理论为研究基础,建立了考虑齿面摩擦的动力学模型,并在考虑动载荷的同时,研究主动齿轮在某一瞬时由于转速突变导致的接触冲击(碰撞)现象,对比不同接触冲击位置和冲击转速对动载荷的影响,分析动载荷与平稳载荷作用下渐开线直齿轮的润滑特性。进行不同载荷和转速作用下齿轮系统动力学与弹流润滑耦合研究。基于齿轮啮合刚度的动态激励作用以及动力学理论,建立了齿轮系统动力学模型、润滑模型与油膜刚度模型,进行齿面润滑与齿轮系统动力学的耦合研究,分析不同使役条件下齿面的摩擦学特性(成膜厚度、压力和温升比等)、油膜刚度以及齿面油膜润滑对齿轮系统动载荷特性的影响。进行热条件下变位齿轮系统动力学与齿面润滑的耦合研究。考虑不同齿轮传动类型和变位系数的影响,基于齿轮副啮合刚度的动态激励作用以及动力学理论,建立了考虑齿面润滑效应的动力学模型,进行齿面润滑与齿轮系统动力学的耦合研究,分析动载荷作用下齿面的润滑特性以及齿面油膜润滑对齿轮系统动载荷特性的影响。进行齿轮系统动力学与磁流体润滑耦合研究。考虑无磁场条件下不同磁流体基载液以及有磁场条件下不同磁感应强度的影响,基于齿轮啮合刚度在时域内的动态激励作用以及齿轮系统动力学理论,建立齿轮磁流体润滑模型与动力学模型,分析不同磁流体基载液、磁感应强度对磁流体黏度、油膜刚度、动载荷分布以及齿面润滑特性的影响。
赫修智[3](2021)在《齿轮箱关键部件故障振动特征提取与分析》文中研究指明齿轮箱作为机械设备中传递动力和运动的关键组成部分,已经被广泛应用于航空航天、风力发电、轨道交通、汽车、轮船和工程机械等诸多现代工业领域。开展齿轮箱故障诊断研究,对保障机械设备的运行安全、提高工业生产效率、避免经济损失和灾难性生产事故具有极其重要的现实意义。齿轮箱振动信号是其运行状态及故障信息的优良载体,基于振动信号处理技术的故障特征有效提取是齿轮箱故障诊断研究中最为关键且困难的问题之一,直接关系着诊断结果的准确性。然而,齿轮箱在运行过程中会受到外部随机干扰的影响,加之同时或级联发生的多个故障之间存在相互影响,当多个故障的振动强弱不平衡时,微弱故障特征很容易被干扰噪声和强故障成分淹没,从而导致漏诊或误诊。因此,如何在噪声干扰下实现齿轮箱故障振动特征的有效提取是当前齿轮箱故障诊断领域的难点问题,也是本文要解决的核心问题。本文以齿轮箱关键部件即齿轮和滚动轴承为主要对象,深入研究了在随机冲击和强循环平稳成分等噪声干扰下,基于自适应信号分解、信号解调分析和自适应噪声消除的齿轮箱关键部件故障振动特征提取方法。主要研究内容如下:(1)结合齿轮和滚动轴承的结构特点,通过建立齿轮和滚动轴承的数学模型及齿轮动力学模型,分析齿轮和滚动轴承的振动产生机理及典型故障形式,对不同类型故障产生的振动信号特征进行总结,并着重分析齿轮和滚动轴承出现局部冲击故障时的振动响应特点,为本文提出的故障特征提取方法的研究奠定理论基础。(2)研制齿轮箱故障试验系统,采用自行设计的被试齿轮箱模拟齿轮齿根裂纹故障和齿面剥落故障,在不频繁拆装的前提下实现齿轮单故障和多故障振动试验。此外,对现有齿轮和滚动轴承故障试验台进行介绍,为本文提出的故障振动特征提取方法的试验验证提供有效的数据支撑。(3)针对以变分模态分解为核心的信号分解方法在提取滚动轴承故障振动特征时容易出现模态冗余、故障特征频率混合以及漏诊等问题,提出一种基于参数自适应优化选取的变分模态分解(AVMD)方法。基于相关系数和包络功率谱峭度构建用于衡量冲击故障成分的融合冲击指数(SII),在其基础上构造优化目标函数,同时引入人工蜂群优化算法,实现滚动轴承故障振动特征的自适应提取。与现有方法相比,AVMD具有明确的参数选取依据,可以在噪声干扰下有效分离并提取出滚动轴承外圈和内圈故障振动特征,且能以较低的运算成本取得较为显着的故障特征提取结果。(4)针对随机冲击干扰和多个故障振动强弱不平衡情况下无法有效实现齿轮故障振动特征解调提取的问题,提出一种具有靶向特性的变尺度解调频带选取方法——对数包络自谱图法(LEASgram)。以对数包络、自相关函数和滑动平均过程为基础,提出用于齿轮故障信号解调的对数包络自谱,并构建用于量化不同尺度频带内故障特征成分的循环频率指数,从而提出一种用于变尺度解调频带选取的LEASgram方法。该方法可以解决传统盲识别谱图类解调频带选取方法在提取多个齿轮故障振动特征时容易出现误诊和漏诊的问题,能够削弱随机冲击和强故障循环平稳成分的干扰,实现多个齿轮故障振动特征的针对性提取。(5)针对齿轮微弱故障振动特征易受强循环平稳成分干扰的问题,提出一种基于改进自参考自适应噪声消除(MSANC)的齿轮故障振动特征增强与提取方法。通过引入基于可变收敛因子的自适应算法,结合人工蜂群优化算法以及基于信号谱正交性构造的优化目标函数,提出用于分离齿轮冲击故障振动成分和啮合振动成分的MSANC方法,可以克服传统方法需根据人为经验和多次反复试验选取参数而造成的盲目性和不确定性问题,能够极大地提高自适应噪声消除技术的可应用性和便捷性。根据MSANC的滤波特性,将其与快速谱相关和多点最优最小熵解卷积进行有机结合,提出一种齿轮故障振动特征增强与提取方法,从而在强循环平稳成分和随机冲击等干扰下,无需先验故障特征频率信息,实现齿轮故障振动特征的全局性提取。
孙秀全[4](2021)在《考虑齿面磨损的多间隙耦合下的斜齿轮动态特性研究》文中认为斜齿轮因其传动平稳、重合度大、承载能力高等优点被广泛的应用在高速重载传动中。随着对传动系统可靠性日趋严格的要求,斜齿轮的啮合特性、传动效率及疲劳寿命等问题成为了齿轮研究中的热点和重点。在长时间的运行和较高的滑滚比等条件下,啮合齿面会产生瞬时高温,导致润滑油粘度大幅降低,油膜厚度显着减小,进而导致润滑不良和齿面磨损。齿轮磨损会显着降低传动系统的运行效率,导致传动系统的振动响应的恶化。多数研究将磨损对齿轮动态特性的影响看作是啮合刚度的降低,且没有对磨损如何影响齿轮的振动响应做进一步研究与阐述。然而,齿面磨损对啮合刚度的影响是十分有限的,且理论上啮合刚度的降低通常会导致动态响应的降低,这与试验观测到的磨损引起的齿轮振动恶化现象不符,而磨损引起的齿轮啮合位置的改变往往被学者忽略。磨损会导致齿侧间隙的改变,进而引起轮齿啮合冲击响应的恶化。在磨损和多间隙的作用下,齿轮传动系统表现出了强烈的非线性特性,加之斜齿轮的时变啮合特性,导致磨损和多间隙对斜齿轮振动特性影响的研究相对较少。为了弥补这一差距,本文充分考虑了混合润滑状态下的齿面磨损状态,建立了包含由磨损引起的啮合冲击、齿侧间隙和轴承间隙等因素的斜齿轮动力学模型,对磨损导致的齿轮振动响应的变化进行了全面分析,以达到对齿轮磨损和间隙变化进行早期诊断和检测的目的。本文首先对斜齿轮的时变啮合特性进行了分析,提出了斜齿轮时变动态激励的计算方法。然后通过对齿轮润滑状态的分析,建立了混合润滑状态下的斜齿轮磨损模型,并对不同运行条件下的齿面磨损分布进行了研究,该模型充分考虑了混合润滑状态下的微凸体接触、润滑油膜状态及齿面温升对磨损的影响。然后,根据斜齿轮的传动特性和磨损引起的齿侧间隙变化,建立了斜齿轮啮合冲击计算模型,并将冲击激励带入斜齿轮十八自由度动力学模型进行动态仿真分析。该模型考虑了磨损、轴承间隙和齿侧间隙的变化对啮合刚度、轮齿啮合位置和冲击激励的影响,通过该动力学模型,分别对齿轮在不同轴承间隙和不同磨损量的情况下进行了数值仿真分析,获得了齿轮的振动响应特性。同时,进行了不同轴承间隙和齿轮疲劳磨损试验以验证模型的可靠性,最后采用时域同步平均分析方法对采集的振动和噪声信号进行数据分析和处理,揭示了齿轮振动响应和啮合状态随磨损和间隙变化的规律。斜齿轮磨损数值仿真结果表明,齿轮磨损主要发生在齿根部位,小齿轮因其循环圈数较多,运行850小时后的齿根最大磨损量可达25.5μm,这是由齿根处的滑滚比较大,齿面温升较高,摩擦表面润滑状态差,导致磨损加剧。与传统的Archard磨损模型相比,混合润滑状态下的磨损模型得出的磨损量明显降低,约相差4个数量级,其齿面磨损深度随着齿面载荷的改变呈现不均匀分布。通过对齿轮啮合状态的分析可知,磨损会导致齿侧间隙增大和轮齿啮合冲击的升高,同时加剧了齿轮的动态传递误差,使动态啮合力升高。对磨损引起的冲击激励仿真分析可知,磨损导致啮合力的升高,进而导致齿轮啮合频率及其谐波幅值的升高。该特征和变化可以为齿轮的磨损监测提供可靠的理论依据。通过对不同轴承间隙下的齿轮动力学特性进行数值仿真和试验研究发现,轴承间隙的增加会导致齿轮径向位移的增大,进而导致齿轮的中心距增加,齿轮啮合角增大,齿轮啮合刚度逐渐降低;而轴承间隙的增大会导致齿侧间隙的增加,进而导致轮齿啮合冲击加剧。对齿轮的振动频谱分析可知,间隙增大导致齿轮啮合频率及其谐波的幅值逐渐升高,该特征可以有效的反应间隙对齿轮振动响应的影响。试验分析发现轴承间隙的过大会导致齿轮振动恶化,而间隙过小同样会导致齿轮振动响应的恶化,主要是因为过小的间隙导致轴承滚动件间发生摩擦导致的。对不同磨损深度下的齿轮进行了动力学仿真研究。首先,研究了磨损导致的轮齿啮合角、接触载荷及冲击力等啮合参数的变化。然后,通过动力学模型进行了齿轮振动响应分析。结果表明,磨损导致齿间啮合冲击加剧,进而导致齿轮啮合频率及其谐波幅值的升高。此外,进行了齿轮疲劳磨损试验研究,并采用时域同步平均方法对采集的振动和噪声信号进行降噪处理。通过对齿轮箱的振动信号分析可知,低速级齿轮由于转速低、润滑不良,导致齿轮发生磨损,进而导致啮合频率及其谐波的幅值、边频幅值呈现逐渐上升的趋势,该变化表征齿轮箱的振动特性随着磨损的加剧逐步恶化。试验结果验证了模型的可靠性,同时也表明了对齿轮振动和噪声信号进行合理的分析和处理,可以表征齿轮的磨损进程,进而达到对其进行早期磨损监测和诊断的目的。
田亚平[5](2020)在《直齿圆柱齿轮传动系统非线性动力学特性研究》文中认为齿轮传动系统因结构紧凑、效率高、传动比恒定的优点在机械装备中得到了广泛应用。含间隙齿轮传动系统的分岔、齿面冲击和脱啮严重地影响了系统的运动稳定性、疲劳寿命和可靠性。研究齿轮传动系统分岔与齿面冲击、脱啮和动载特性间的关联关系及参数匹配规律,对机械设备的减振降噪、延长运行寿命具有重要的工程价值和科学意义。本文以直齿圆柱齿轮副、三自由度单级齿轮和含行星轮系的多级混合齿轮传动系统为研究对象,综合考虑齿侧间隙、时变刚度等因素,建立了非线性动力学模型,通过CPNF法、谐波平衡法分析了齿轮传动系统齿面冲击及周期运动的分岔、吸引子共存规律、频响特性、周期运动的稳定性等动态特性,厘清了系统分岔与齿面脱啮、齿背啮合、动载系数间的关系及其参数匹配规律;采用数值法分析了多啮频激励的多级混合齿轮系统的动力学特性;用改进的OGY控制理论研究了高维齿轮传动系统混沌运动的控制方法。研究结果为齿轮系统结构参数设计的合理匹配提供理论基础。主要内容如下:1.基于PNF伪不动点法,提出了一种适用于含间隙分段光滑动力学系统周期运动延续追踪、判稳的改进CPNF算法,实现了含间隙齿轮传动系统周期运动稳定性、齿面冲击与分岔的数值计算;改进了OGY算法,实现了单级齿轮传动系统的混沌控制;基于改进的谐波平衡法算法,分析了三自由度单级齿轮传动系统、多级混合轮系传动系统的幅值跳跃和多值性。2.考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、阻尼和综合静态传递误差等因素建立了单级齿轮副扭振动力学模型。在双参数平面内通过Poincaré映射图、齿面冲击/周期运动的分岔图、FFT频谱、位移-时间映射图、分岔图等工具分析了齿面冲击/周期运动的分岔与齿面脱啮、齿背啮合、动载系数间的关联关系,获得了系统稳定运行的参数匹配规律;分析了系统的齿面冲击、分岔和振动强度的稳定性。在全局参数空间内用胞映射理论分析了鞍结、倍化及擦切分岔演化规律、多周期吸引子共存现象和吸引域的稳定性。基于H.blok理论和Hertz接触理论研究了齿面闪温与非线性激励参数间的定量关系;建立含齿面闪温的单级齿轮副动力学模型,分析了齿面闪温对系统分岔、齿面冲击、齿面脱啮和齿背啮合的影响。3.以含轴承支承间隙、齿侧间隙、时变刚度等因素的三自由度单级齿轮传动系统为研究对象,用CPNF法分析了系统周期运动的稳定性,获得了稳定和不稳定周期运动共存现象,并预测了系统进入混沌的方式。研究了系统的齿面冲击/周期运动的分岔、脱啮、齿背啮合、动载系数间的关联关系;用改进的OGY算法对系统混沌运动进行了周期控制,获得了良好的控制效果。基于谐波平衡法和拟弧长延续算法研究了系统响应多值解和跳跃特性,获得了双参平面内的频响特性和无冲击单值稳定运动的参数区域。4.建立了含时变刚度、多齿侧间隙、连接轴扭转、多啮频激励等因素的行星-两级平行轴齿轮多级混合齿轮传动系统动力学模型。用数值法分析了系统参数对各级齿轮系统的齿面冲击/周期运动的分岔、脱啮占空比、齿背啮合比的影响,发现了各级齿轮传动系统分岔、齿面冲击、脱啮的不同步性。系统的动力学特性除了受间隙、时变刚度、阻尼因素影响外,连接轴的扭转刚度和多啮频激励也对其产生重要影响。用多基频谐波平衡法分析了参数对混合轮系位移响应的幅值跳跃、多值性的影响,发现混合轮系中含多间隙的行星轮系的非线性幅值跳跃最为强烈,因齿侧间隙的影响连接轴的扭转响应也表现出非线性跳跃现象。研究发现,双参平面的伪彩图能清晰地刻画出系统动力学特性的演化规律和参数匹配规律;齿轮传动系统的齿面冲击/周期运动的分岔主要受转速、齿侧间隙、时变啮合刚度、齿面闪温等参数影响,齿面冲击/周期运动的分岔是影响齿面脱啮占空比、齿背啮合比、动载系数突变的主要因素,在多周期、拟周期、混沌运动区域内其值达到极值。多级混合齿轮传动系统因多啮频、多间隙强非线性导致其分岔、齿面冲击、脱啮特性较单级齿轮更为复杂。多啮频激励导致各级齿轮传动的分岔、脱啮、齿背啮合不同步,连接轴的刚性越小对前级齿轮非线性特性抑制能力越强。多级齿轮传动的幅频特性表明行星轮系具有强烈的幅频跳跃特性,定轴轮系具有弱非线性幅频特性,连接轴受间隙的影响也表现出非线性特性。系统动力学特性演化规律和参数匹配规律对齿轮设计参数的选择和结构优化具有一定的参考价值和理论意义。
刘延平[6](2020)在《人字齿行星齿轮传动系统动力学特性研究》文中研究说明人字齿行星齿轮传动因其结构紧凑、承载能力强、传动平稳等优点,被广泛应用于航空、舰船和汽车等高速重载的场合。然而,由于其结构复杂、性能影响因素众多,在应用中仍面临诸多技术难点亟待解决。本文针对人字齿行星齿轮传动系统的振动和噪声控制问题,进行了静力学接触分析和动力学响应预测的研究,以期完善基础理论并推动实际应用。为提高齿面接触分析精度,在利用范成法得到齿廓方程的基础上,直接由节点至单元生成三维斜齿轮有限元模型。提出了六面体网格分级剖分方法,对接触区域内的网格进行了局部细化,并将插值齿面节点向理论齿面映射,实现了三维斜齿轮有限元精细化建模,为系统动力学参数计算奠定了基础。将齿面接触分析和精细化有限元建模相结合,解决了修形齿面接触分析中的刚体位移导致的收敛问题,实现了含误差和修形的高精度齿轮有限元接触分析参数化建模,以探索齿面微观修形优化和啮合刚度计算等接触分析问题。以传动误差最小为目标进行了齿面修形优化,确定了齿面修形参数。分析了齿面修形对齿轮接触分析结果的影响,得到了修形齿轮的传动误差和时变啮合刚度,为动力学分析提供了准确可靠的激励参数。为了对系统动力学特性进行分析,根据人字齿行星齿轮传动的结构和受力特点,考虑每个构件6个方向的自由度,建立了弯-扭-轴-摆耦合时变非线性动力学模型。该模型计入了时变啮合刚度、啮合阻尼、传动误差、支撑刚度、陀螺效应和齿侧间隙,并考虑了啮合相位、偏心误差、齿形误差、齿廓修形、交错角和交错角误差等内外参数激励的影响,更贴近工程实际。通过对人字齿行星齿轮传动系统的固有特性及其参数敏感性的研究,预测了系统的固有频率和模态振型,并将其归纳为扭转振动模式、摆动振动模式、轴向振动模式和内齿圈振动模式。固有特性的参数敏感性分析发现,随着轴承支撑刚度和啮合刚度增加,系统固有频率升高,不同阶次固有频率的模态跃迁点呈现出分组现象,根据模态跃迁规律给出了轴承支撑刚度选择范围的建议,并揭示了陀螺效应使系统低阶固有频率降低的现象。对影响系统动态响应特性的设计参数和制造误差等进行了参数敏感性分析。结果表明,随着制造误差的增大,系统受载不平衡性逐渐增大,齿面啮合力激增,而齿面修形可以有效改善齿轮的啮合性能,降低系统振动。对含误差的人字齿行星齿轮传动系统浮动均载特性分析表明,太阳轮全浮动、行星轮轴向浮动的安装方式,有利于补偿系统误差引起的载荷不平衡。为验证系统动力学理论模型的准确性,搭建了人字齿轮行星传动系统动力学特性验证平台。将三轴振动加速度计直接安装到活动构件上,通过多级滑环防缠绕设计实现了振动数据实时传输。开发了基于Labview的多通道数据同步采集系统,实现了数据的同步时钟采样。通过与理论仿真模型的对比分析,验证了动力学模型的准确性。本文将齿轮接触分析和精细化有限元模型结合,探索了变啮合刚度计算和齿面微观修形优化问题。建立了人字齿行星齿轮系统时变非线性动力学模型,考虑了设计参数和制造误差的影响,对系统动力学特性进行了理论分析和实验探索,研究结果完善了人字齿行星齿轮系统动力学分析理论,具有重要的理论意义和工程实用价值。
吴家腾[7](2020)在《齿轮动力学参数反求计算及定量故障诊断方法》文中研究表明齿轮作为机械设备中重要的动力传动装置,其运行状况直接影响着机械设备的正常生产和安全问题,因此,对齿轮进行状态监测与故障诊断具有重要的意义。故障机理研究是故障诊断的基础,其目的是为了揭示齿轮故障演变规律,建立合理的故障模式,从而为齿轮故障诊断提供技术基础;故障诊断方法研究是解决处理故障现象的手段,从工程实际应用出发,找到故障问题,解决故障问题,为工程人员提供一种更为直观和便捷的故障解决方式。然而,在齿轮状态监测与故障诊断中,还存在故障机理不明确、故障演化模型参数难以获取、早期故障难以检测、从故障诊断的定性到定量问题的转化、机理研究与故障诊断方法难以有机结合等问题。因此,本文从齿轮系统动力学建模入手,开展了齿轮故障动力学参数计算及定量故障诊断方法的研究工作。主要研究内容包括:1.齿轮系统典型故障动力学建模与分析。主要研究了齿轮故障中的典型早期故障类型:齿根裂纹和齿面点蚀的故障机理以及对齿轮振动系统的影响。包括了齿轮系统动力学建模方法,建立了包含时变啮合刚度、齿面摩擦系数等动力学参数在内的齿轮系统动力学模型。在此基础上,分析了齿轮系统典型故障状态下的动力学参数变化规律,研究了齿轮不同故障类型对动力学参数的影响,通过将典型故障下的动力学参数植入齿轮系统动力学模型,建立了齿轮系统的典型故障动力学模型,利用时域分析、频域分析及统计特征指标,分析了不同故障类型下的动力学响应变化规律。2.针对目前啮合刚度计算存在的问题,在结合有限元法与解析法优点的基础上,利用应力场强度对齿根裂纹大小的敏感性,将应力强度因子(Strees intensity factor,SIF)引入裂纹齿轮的啮合刚度计算,提出了基于辅助应力强度因子的齿轮裂纹啮合刚度计算方法。通过与传统的啮合刚度计算方法相对比,验证了所提出方法的有效性。然后基于包含时变啮合刚度的齿轮系统动力学模型,研究了齿轮裂纹状态下的时变啮合刚度变化规律及动力学行为。3.针对齿轮故障机理研究及故障诊断中存在的动力学参数难以计算和计算结果缺乏验证手段的问题,基于齿根动态应力检测和优化理论,提出了基于参数反求的齿轮裂纹啮合刚度和齿面点蚀摩擦系数计算方法。通过搭建齿轮故障应变测量试验台,借用优化理论修正试验测量应变和模型计算应变相关联的参数值,反求计算得到故障试验齿轮的动力学参数。通过与传统动力学参数计算方法的结果相比较,证实了从实验测量数据来反求动力学参数的可行性。在此基础上,基于啮合刚度和齿面摩擦系数的动力学参数反求结果,针对齿轮裂纹和点蚀故障,开展齿轮故障机理研究,研究齿轮在不同损伤类型和不同故障程度下的动力学参数变化规律,揭示齿轮故障演化规律。4.针对齿轮故障机理的研究得到的结论不能有效地应用于故障诊断的问题。提出了动力学参数计算与信号处理方法相结合的齿轮裂纹定量诊断方法,将齿轮故障机理分析和信号处理方法有机结合。提出了改进局部波动特征分解(Local-oscillatory characteristic decomposition,LOD)的齿轮振动信号特征提取方法,结合支持向量回归方法构建故障特征参数与齿轮故障之间的定量关系,并将其应用于齿轮裂纹故障定量诊断。针对自适应最稀疏时频分析(Adaptive and Sparsest Time-Frequency Analysis,ASTFA)方法在齿轮故障提取过程中存在的分量筛选问题,提出了基于主模态分析(Principle Mode Analysis,PMA)的ASTFA方法,并应用于齿轮裂纹故障定量诊断。针对齿轮振动信号的调制特性,提出了基于最小熵解卷积(Minimum entropy deconvolution,MED)的ASTFA方法应用于齿轮故障特征提取方法,并将其应用于齿轮裂纹故障定量诊断。实验结果验证了结合动力学建模仿真和信号处理方法能够有效地对齿轮裂纹故障进行定量诊断。
赵昕[8](2020)在《风电机组齿轮传动系统热弹耦合及振动响应研究》文中研究表明随着风力发电技术的完备,风力发电已经成为一种易开发、可再生、绿色环保的发电方式。由于风力发电机长期处于低速、重载、变载的工作条件下,据统计,齿轮箱是风力发电机的易损部件。因其工况复杂、高空布置、故障率高、维修困难等因素影响,对齿轮传动系统动力学特性了解的越清楚,对提高齿轮传动系统的稳定性越有利。本文的研究对象为1.5 MW风力发电机齿轮箱高速级传动系统,依据齿轮动力学,分析传动系统在不同工况、不同健康状态下的振动响应。研究内容主要如下:(1)建立了弹流润滑条件下6自由度的风力机齿轮箱高速级传动系统平移-扭转非线性动力学模型。在忽略支撑轴承、轴承的非线性支撑力的基础上,考虑齿轮传动系统齿轮副之间的摩擦力,采用集中参数法,应用Runge-Kutta数值方法,通过改变齿轮不同转速、齿侧间隙参数值,分析高速级齿轮传动系统非线性振动特征及系统振动响应规律。基于弹流润滑理论,分析齿轮传动系统在混合弹流润滑条件下在不同转速下的动力学响应。最后,以某D77型大型风力发电机组为测试对象,测试验证所提模型的正确性。(2)建立了直齿轮的有限元模型。分析了齿轮热行为,理论计算出齿轮的对流换热系数和摩擦热流量,将热分析结果输入到接触分析中,以便进行热-结构耦合分析。分别计算了齿轮在静态分析和热弹耦合分析条件下的传递误差和啮合刚度。考虑三种等级的点蚀程度故障,建立了不同点蚀情况模型,运用有限元法计算健康及不同程度点蚀故障的齿轮时变啮合刚度。(3)建立了16自由度齿轮-转子-轴承传动系统的弯扭耦合非线性动力学模型。应用拉格朗日方程推导出传动系统的振动微分方程,综合分析了时变啮合刚度、传递误差、齿面侧隙、齿轮偏心、齿面摩擦力和轴承的非线性支撑力的影响,分析齿面侧隙变化对传动系统振动响应的影响,同时分析定侧隙下偏心量变化对传动系统振动响应的影响。(4)建立了点蚀故障下含复合动态侧隙的齿轮传动系统非线性动力学模型。介绍了三种动态侧隙模型,分别是具有分形特征的动态侧隙、随中心距变化的动态侧隙和复合动态侧隙,其中复合动态侧隙模型被嵌入到齿轮传动系统动力学模型中。运用能量法计算健康及不同程度点蚀故障的齿轮时变啮合刚度。考虑复合动态侧隙和含点蚀故障齿轮共同作用下,分析不同程度点蚀故障的传动系统在不同转速下的运动状态,详细分析了不同程度点蚀故障下齿轮传动系统振动响应与故障特征。
宁志远[9](2020)在《风力机齿轮箱故障预测方法研究》文中指出风电行星齿轮箱是风力发电领域应用最广的传动系统,能够满足从低速重载到高速重载的使用环境。针对风电行星齿轮箱故障预测问题进行分析,确定了根据故障模型进行风电行星故障预测的整体思路。在分析了多种故障模型后,认为磨损故障是伴随齿轮箱整个生命周期的故障形式。在齿轮箱进入后期剧烈磨损状态时,齿轮箱的整体寿命将无法进一步延长,因此针对齿轮磨损故障预测进行分析。首先,由于齿轮箱具有完善的润滑系统,对齿轮齿面磨损和齿轮动力学特性有显着影响,因此需要考虑在混合润滑条件下润滑油膜对齿轮的动力学特性的影响,并对齿轮混合润滑状态下的齿轮啮合刚度进行分析。其次,根据行星齿轮啮合特点,对行星轮内、外啮合混合润滑模型进行建模,建立了行星齿轮箱啮合振动动力学模型,并考虑了齿轮刚度激励和外部载荷激励。计算出在混合润滑条件下的齿轮时变啮合刚度,并通过Balded软件仿真得到风电行星齿轮箱的时变输入转速和扭矩。求解出在变载荷和时变啮合刚度下的齿轮齿面动态啮合力分布。最终,结合粘着磨损模型求解得到齿轮齿面磨损量分布和啮合动力性能退化趋势。计算结果表明,行星-内齿圈由于承载较大,油膜刚度更大,并且行星-内齿的啮合综合曲率半径不断增大,使得齿轮在退出段的油膜刚度仍会进一步增加,在退出段齿轮啮合刚度会有一定提升,增大齿轮冲击;齿面磨损对太阳-行星啮合过程影响较大,会大幅加剧齿面冲击,导致齿轮啮合条件恶化。
黄玉娥[10](2020)在《小模数塑胶传动齿轮箱的降噪优化设计研究》文中认为塑胶齿轮系统不仅要满足动力传动的要求,低噪声设计也是必须满足的。现阶段的塑胶齿轮普遍都是借鉴金属齿轮的设计标准设计,还须不断优化齿轮系统的整体设计,才能保证塑胶齿轮系统高质量的运转。塑胶齿轮作为新兴行业,目前对塑胶齿轮箱噪声的研究文献偏少。所以深入研究塑胶齿轮箱的传动噪声问题,将有助于其优化设计提供参考和借鉴。本文从齿轮副动力学传动分析、重合度理论分析、模态分析和谐响应分析等多方面讨论齿轮系统的传动,采用实验与仿真相结合的方法,深入了解塑胶蜗杆斜齿轮传动系统和四级塑胶齿轮系统的噪声产生原因和机理,并提出合理的降噪方案,通过实验得知实际的可降噪范围。主要内容如下:(1)在ADAMS软件中对蜗杆斜齿轮和四级圆柱齿轮系统通过进行动力学分析,得出各级齿轮副的啮合力总体呈不等幅度的周期变化,齿轮轴对齿轮箱体作用力也以逐级递减趋势的结果。不仅了解圆柱齿轮的啮合状态,也验证蜗杆斜齿轮副啮合传动方程的结论,表明蜗杆斜齿轮副啮合为在空间中的点接触曲线运动,不具有双啮合性,属于“局部共轭”啮合。(2)对蜗杆斜齿轮系统进行齿轮箱模态分析和齿轮副谐响应分析,齿轮箱的第六阶固有频率7053.3Hz与齿轮副的运转峰值频率7500Hz最接近,但差值达到446.7Hz。计算得知该齿轮箱体对噪声的模态贡献因子较小,且齿轮系统整体为塑胶件,具有很好的阻尼特性,所以共振噪声的影响可忽略。(3)对蜗杆斜齿轮箱的噪声问题,通过排除法找出其噪声源,根据蜗杆斜齿轮副的啮合重合度原理。得出结论,当斜齿轮增加0.3负变位时该齿轮副重合度最理想,并进行噪声测试实验验证,齿轮系统的运转明显变得平稳,振动噪声变小。(4)针对存在噪声问题的四级传动塑胶齿轮箱,通过模态仿真和传动噪声测试,发现噪声源主要为马达和一级齿轮副的运转噪声与齿轮箱壳产生声辐射共振。然后根据模态分析结果和结构优化原则,对固有振型幅值大的齿轮箱座头部和尾部重点优化,提出了三种有效的结构降噪优化方案,使最佳方案实现8分贝的降噪效果。
二、冲击阻尼在齿轮传动中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、冲击阻尼在齿轮传动中的应用(论文提纲范文)
(1)基于KISSsoft行星齿轮的修形与有限元分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 行星齿轮及其修形国内外研究现状 |
1.2.2 行星齿轮有限元仿真国内外研究现状 |
1.3 论文主要研究内容 |
1.4 研究意义和技术路线 |
1.4.1 研究意义 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 行星齿轮轮系参数设计分析与建模 |
2.1 KISSsoft软件介绍与修形实例 |
2.1.1 专业齿轮设计分析软件KISSsoft简介 |
2.1.2 基于KISSsoft钻井平台减速器的齿轮修形实例 |
2.2 行星齿轮配齿基本约束条件 |
2.2.1 传动比条件 |
2.2.2 同心条件 |
2.2.3 邻接条件 |
2.2.4 安装条件 |
2.3 轮系基本参数的确定 |
2.3.1 行星齿轮传动设计准则 |
2.3.2 行星轮系基本参数的设计 |
2.4 行星齿轮系模型的建立 |
2.5 本章小结 |
第三章 行星齿轮轮系啮合性能分析 |
3.1 轮系传动设计强度计算 |
3.1.1 齿面接触疲劳强度校核计算 |
3.1.2 齿根弯曲疲劳强度校核计算 |
3.2 轮系可靠性分析与强度分析 |
3.2.1 轮系的可靠性分析 |
3.2.2 轮系的强度分析 |
3.3 轮系修形前的接触分析 |
3.3.1 修形前接触温度 |
3.3.2 修形前传动误差 |
3.3.3 修形前发热 |
3.3.4 修形前接触应力 |
3.4 本章小结 |
第四章 行星齿轮轮系的修形优化设计分析 |
4.1 齿轮修形方式 |
4.1.1 齿廓修形 |
4.1.2 齿向修形 |
4.2 修形量 |
4.3 轮系的修形优化设计与强度分析 |
4.3.1 轮系齿轮的修形优化 |
4.3.2 修形后轮系的强度分析 |
4.4 修形前后轮系接触性能分析对比 |
4.4.1 接触温度分析对比 |
4.4.2 传动误差分析对比 |
4.4.3 发热分析对比 |
4.4.4 接触应力分析对比 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于ANSYS行星轮系的有限元分析 |
5.1 ANSYS模态分析 |
5.1.1 模态分析简介 |
5.1.2 模态分析的基本理论 |
5.2 行星齿轮修形前模态分析 |
5.2.1 创建有限元模型及网格划分 |
5.2.2 加载与求解 |
5.2.3 扩展模态 |
5.2.4 后处理与结果分析 |
5.3 行星齿轮修形后模态分析 |
5.3.1 创建有限元模型与网格划分 |
5.3.2 加载求解与扩展模态 |
5.3.3 后处理与结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
(2)基于动力学理论的齿轮弹流润滑研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景及研究意义 |
1.2.1 研究背景 |
1.2.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 线接触弹性流体动力润滑的研究现状 |
1.3.2 齿轮弹流润滑的研究现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 振动与接触冲击耦合作用下齿轮的弹流润滑研究 |
2.1 数学模型 |
2.1.1 考虑齿面摩擦的动力学模型 |
2.1.2 啮合接触冲击模型 |
2.2 齿轮的弹流润滑模型 |
2.2.1 综合曲率半径 |
2.2.2 卷吸速度 |
2.2.3 润滑基本控制方程 |
2.2.4 基本方程的去量纲化 |
2.2.5 数值计算方法 |
2.3 结果分析与讨论 |
2.3.1 基于摩擦动力学模型的求解 |
2.3.2 振动与接触冲击的耦合作用对润滑的影响 |
2.4 本章小结 |
第3章 变位齿轮系统动力学与热弹流润滑耦合研究 |
3.1 数学模型 |
3.1.1 综合曲率半径 |
3.1.2 卷吸速度 |
3.1.3 热弹流润滑的基本控制方程 |
3.2 结果分析与讨论 |
3.2.1 基于简单的静载荷模型的求解 |
3.2.2 齿轮系统动力学与热弹流润滑耦合求解 |
3.3 本章小结 |
第4章 不同工况下齿轮系统动力学与油膜润滑耦合研究 |
4.1 数学模型 |
4.1.1 动力学模型 |
4.1.2 弹流润滑模型 |
4.1.3 油膜刚度模型 |
4.2 结果分析与讨论 |
4.2.1 不同载荷对动力学特性与润滑特性的影响 |
4.2.2 不同转速下齿轮系统动力学与油膜润滑耦合研究 |
4.3 本章小结 |
第5章 齿轮磁流体润滑与动力学耦合研究 |
5.1 数学模型 |
5.1.1 动力学模型 |
5.1.2 齿轮磁流体润滑模型 |
5.2 结果分析与讨论 |
5.2.1 不同基载液磁流体润滑与动力学耦合研究 |
5.2.2 磁场作用下磁流体润滑与齿轮动力学耦合研究 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间完成的学术成果 |
致谢 |
(3)齿轮箱关键部件故障振动特征提取与分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 基于振动信号处理技术的故障特征提取方法概述 |
1.2.2 自适应信号分解在故障特征提取中的研究现状 |
1.2.3 信号解调分析在故障特征提取中的研究现状 |
1.2.4 自适应噪声消除在故障特征提取中的研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
1.3.1 拟解决的关键问题 |
1.3.2 主要研究内容及章节安排 |
第2章 齿轮与滚动轴承的振动机理与故障特征分析 |
2.1 引言 |
2.2 齿轮啮合振动的产生机理 |
2.3 齿轮故障振动建模与特征分析 |
2.3.1 齿轮的典型故障形式 |
2.3.2 齿轮故障振动的数学模型与振动信号特征分析 |
2.4 滚动轴承的振动产生机理 |
2.5 滚动轴承的局部冲击故障振动建模与特征分析 |
2.5.1 滚动轴承的典型故障形式 |
2.5.2 滚动轴承的典型故障振动信号特征 |
2.5.3 滚动轴承局部冲击故障振动的数学模型 |
2.6 本章小结 |
第3章 齿轮箱故障试验系统设计及试验条件 |
3.1 引言 |
3.2 齿轮箱故障试验系统设计 |
3.2.1 试验台架搭建 |
3.2.2 振动数据采集系统 |
3.3 齿轮箱故障试验条件 |
3.3.1 齿轮故障设置 |
3.3.2 测点布置与试验工况 |
3.4 现有齿轮与滚动轴承故障试验台 |
3.4.1 CWRU滚动轴承故障模拟试验台 |
3.4.2 XJTU-SY滚动轴承加速寿命试验台 |
3.4.3 QPZZ-Ⅱ齿轮故障模拟试验台 |
3.5 本章小结 |
第4章 滚动轴承故障振动信号自适应分解与特征提取 |
4.1 引言 |
4.2 变分模态分解的基本原理 |
4.2.1 模态的定义 |
4.2.2 变分模态分解的实现过程 |
4.2.3 变分模态分解的主要影响参数及局限性 |
4.3 基于参数自适应优化选取的变分模态分解(AVMD)方法 |
4.3.1 人工蜂群优化算法概述 |
4.3.2 冲击故障衡量指标——融合冲击指数(SII) |
4.3.3 基于AVMD的滚动轴承故障振动特征提取方法 |
4.4 滚动轴承故障仿真验证 |
4.4.1 滚动轴承局部冲击故障振动信号模型 |
4.4.2 AVMD与现有方法的对比分析 |
4.5 滚动轴承故障试验验证 |
4.5.1 滚动轴承故障模拟试验验证 |
4.5.2 滚动轴承加速寿命试验验证 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于变尺度解调的齿轮故障振动特征靶向提取与分析 |
5.1 引言 |
5.2 盲识别谱图类解调频带选取方法的基本原理与局限性 |
5.2.1 盲识别谱图类解调频带选取方法的基本原理 |
5.2.2 盲识别谱图类解调频带选取方法的局限性 |
5.3 具有靶向特性的变尺度解调频带选取方法——对数包络自谱图法(LEASgram) |
5.3.1 LEASgram的基本原理 |
5.3.2 LEASgram的实现步骤 |
5.4 齿轮故障仿真验证 |
5.4.1 齿轮故障振动信号模型 |
5.4.2 相同共振频率激励的齿轮故障仿真验证 |
5.4.3 不同共振频率激励的齿轮故障仿真验证 |
5.5 齿轮箱齿轮故障试验验证 |
5.5.1 单级齿轮箱齿轮故障试验验证 |
5.5.2 二级齿轮箱齿轮故障试验验证 |
5.6 本章小结 |
第6章 强循环平稳成分干扰下齿轮故障振动特征增强与提取 |
6.1 引言 |
6.2 自参考自适应噪声消除 |
6.2.1 自参考自适应噪声消除原理概述 |
6.2.2 最小均方算法 |
6.2.3 归一化最小均方算法 |
6.3 改进自参考自适应噪声消除(MSANC) |
6.3.1 收敛因子的选取 |
6.3.2 滤波器长度和时延长度的选取 |
6.3.3 MSANC的实现步骤小结 |
6.3.4 MSANC与现有方法的有效性对比 |
6.4 基于MSANC的齿轮故障振动特征增强与提取方法 |
6.4.1 快速谱相关 |
6.4.2 多点最优最小熵解卷积 |
6.4.3 基于MSANC的齿轮故障振动特征增强与提取方法的实现步骤 |
6.5 齿根裂纹故障仿真验证 |
6.5.1 含齿根裂纹故障的二级齿轮啮合动力学模型 |
6.5.2 仿真验证结果分析 |
6.6 二级齿轮箱齿轮故障试验验证 |
6.6.1 齿轮齿根裂纹故障试验验证 |
6.6.2 齿轮齿根裂纹和齿面剥落故障试验验证 |
6.7 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 工作总结与结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(4)考虑齿面磨损的多间隙耦合下的斜齿轮动态特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 齿轮润滑磨损理论研究概况 |
1.2.1 齿轮润滑理论的发展与研究现状 |
1.2.2 齿轮磨损理论的发展与研究现状 |
1.3 齿轮动力学数值仿真研究现状 |
1.4 斜齿轮磨损的诊断及状态监测研究现状 |
1.5 研究现状总结 |
1.6 论文主要内容及结构 |
第2章 斜齿轮的时变啮合特性及激励计算方法 |
2.1 引言 |
2.2 斜齿轮时变参数计算方法 |
2.2.1 时变接触线长度计算方法 |
2.2.2 时变啮合力计算方法 |
2.2.3 时变摩擦激励计算方法 |
2.3 齿轮几何参数对时变激励的影响 |
2.3.1 斜齿轮时变啮合线长度 |
2.3.2 螺旋角对时变激励的影响 |
2.3.3 齿宽对时变激励的影响 |
2.4 本章小节 |
第3章 混合润滑下的斜齿轮磨损模型 |
3.1 引言 |
3.2 传统Archard磨损模型 |
3.3 混合润滑下的斜齿轮磨损模型 |
3.3.1 线接触混合润滑模型 |
3.3.2 齿面温升 |
3.3.3 磨损模型 |
3.3.4 接触压力 |
3.3.5 滑动距离 |
3.3.6 磨损深度 |
3.4 磨损模型结果分析 |
3.4.1 磨损模型对比 |
3.4.2 转速对磨损深度的影响 |
3.4.3 负荷对磨损深度的影响 |
3.4.4 齿宽对磨损深度的影响 |
3.4.5 螺旋角对磨损深度的影响 |
3.4.6 循环圈数对磨损深度的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 考虑齿面磨损的多间隙耦合动力学模型 |
4.1 引言 |
4.2 斜齿轮时变啮合刚度计算方法 |
4.3 轴承间隙引起齿轮中心距变化 |
4.4 磨损导致动态齿侧间隙变化 |
4.5 磨损齿轮啮合冲击计算方法 |
4.5.1 啮合点位置 |
4.5.2 冲击接触线 |
4.5.3 冲击力计算 |
4.6 斜齿轮动力学模型 |
4.7 磨损冲击的数值仿真结果分析 |
4.7.1 轮齿受载变化 |
4.7.2 动态传递误差 |
4.7.3 轮齿啮合刚度 |
4.7.4 齿轮振动变化 |
4.8 本章小结 |
第5章 多间隙下的斜齿轮动力学特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 轴承间隙对齿轮动力学特性响应的数值分析 |
5.2.1 齿轮动态位移 |
5.2.2 齿侧间隙及中心距 |
5.2.3 啮合啮合参数 |
5.2.4 动态传递误差 |
5.2.5 齿轮动态激励 |
5.2.6 齿轮振动响应 |
5.3 轴承间隙对齿轮动态响应的试验分析与验证 |
5.3.1 试验台架介绍 |
5.3.2 试验工况和步骤 |
5.3.3 原始振动信号 |
5.3.4 振动信号TSA分析 |
5.4 仿真和试验对比分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 齿面磨损的斜齿轮动力学特性研究 |
6.1 引言 |
6.2 不同磨损深度下的斜齿轮动力学特性数值分析 |
6.2.1 轮齿啮合角变化 |
6.2.2 齿面接触载荷变化 |
6.2.3 齿轮啮合参数 |
6.2.4 动态传递误差 |
6.2.5 齿轮动态激励 |
6.2.6 齿轮振动特性分析 |
6.3 斜齿轮疲劳磨损试验研究 |
6.3.1 试验设备及数据采集系统 |
6.3.2 试验工况介绍 |
6.3.3 齿轮试验数据分析 |
6.3.4 应用TSA到齿轮箱振动信号 |
6.3.5 齿轮箱振动信号的TSA分析 |
6.3.6 齿轮箱声学信号的TSA分析 |
6.4 仿真和试验对比分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论 |
7.1 本文主要结论 |
7.2 论文创新点 |
7.3 后续工作展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
(5)直齿圆柱齿轮传动系统非线性动力学特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 齿轮系统动力学研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 齿轮系统动力学模型研究现状 |
1.2.2 齿轮系统动态特性及研究方法现状 |
1.3 研究思路及技术路线 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 技术路线 |
1.4 主要研究工作 |
2 齿轮系统动力学研究理论基础 |
2.1 非线性系统分岔理论 |
2.2 齿面冲击和动载特性分析指标 |
2.3 CPNF算法 |
2.4 基频谐波平衡法 |
2.5 OGY混沌控制理论 |
2.6 本章小结 |
3 单自由度直齿圆柱齿轮副非线性动力学特性 |
3.1 单自由度齿轮副动力学模型 |
3.2 单自由度齿轮副动态特性 |
3.2.1 I/P分岔仿真原理及过程 |
3.2.2 参数平面内I/P分岔特性 |
3.2.3 系统综合动态特性 |
3.3 单自由度齿轮副系统的运动稳定性 |
3.3.1 齿面冲击状态的稳定性 |
3.3.2 周期运动的稳定性 |
3.3.3 振动强度的稳定性 |
3.4 单自由度齿轮副系统全局分岔特性 |
3.5 齿面闪温对单自由度齿轮副系统动力学特性的影响 |
3.5.1 含齿面闪温的齿轮副非线性动力学模型 |
3.5.2 闪温对系统动力学特性的影响 |
3.6 本章小结 |
4 三自由度单级直齿圆柱齿轮传动系统动力学特性 |
4.1 单级齿轮系统的非线性动力学模型及仿真算法 |
4.2 单级齿轮系统的周期运动及其稳定性 |
4.2.1 倍化分岔及其周期运动的稳定性 |
4.2.2 Hopf分岔及其周期运动的稳定性 |
4.2.3 鞍结分岔及其周期运动的稳定性 |
4.3 单级齿轮系统的I/P分岔 |
4.3.1 单参工况下系统I/P分岔 |
4.3.2 参数平面内系统I/P分岔 |
4.4 单级齿轮系统的冲击和动载特性 |
4.4.1 参数平面内CPNF法仿真过程 |
4.4.2 单参数工况下系统动态特性 |
4.4.3 参数平面内系统动态特性 |
4.5 单级齿系统的非线性频响特性 |
4.6 单级齿轮系统的混沌控制 |
4.6.1 单级齿轮系统OGY控制控制步骤 |
4.6.2 控制结果 |
4.7 本章小结 |
5 多级混合轮系非线性动力学特性 |
5.1 混合轮系非线性动力学模型 |
5.2 混合轮系系统的I/P分岔 |
5.2.1 转速Ω的I/P分岔 |
5.2.2 齿侧间隙b的I/P分岔 |
5.2.3 啮合阻尼比ξ的I/P分岔 |
5.2.4 其余参数的I/P分岔 |
5.3 混合轮系多啮频激励和连接轴扭转对系统分岔特性的影响 |
5.3.1 多啮频对分岔特性的影响 |
5.3.2 连接轴扭转刚度对分岔特性的影响 |
5.4 混合轮系齿面冲击特性 |
5.4.1 非线性参数对齿面冲击特性的影响 |
5.4.2 连接轴刚度对齿面冲击特性的影响 |
5.5 混合轮系双参平面内系统动态特性 |
5.5.1 时变刚度-频率平面内动态特性 |
5.5.2 间隙-频率平面内动态特性 |
5.5.3 阻尼-频率平面内动态特性 |
5.6 混合轮系非线性频响特性 |
5.7 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(6)人字齿行星齿轮传动系统动力学特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 行星齿轮系统动力学研究发展概况 |
1.2.1 行星齿轮系统动力学模型 |
1.2.2 行星齿轮系统固有特性分析 |
1.2.3 行星齿轮系统动力学响应特性分析 |
1.2.4 齿轮啮合刚度计算方法 |
1.2.5 齿面修形方法 |
1.2.6 行星齿轮系统动力学特性实验研究 |
1.3 行星齿轮系统动力学特性研究存在的问题 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 人字齿轮高精度有限元接触分析模型建立 |
2.1 引言 |
2.2 端面齿廓方程 |
2.2.1 外齿轮端面齿廓方程 |
2.2.2 内齿圈端面齿廓方程 |
2.3 人字齿轮三维有限元精细化建模 |
2.3.1 齿轮有限元模型建立 |
2.3.2 接触带规划及六面体网格细化 |
2.4 粗细网格模型对比分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 人字齿轮修形齿面接触分析及齿形优化 |
3.1 引言 |
3.2 齿面接触分析 |
3.3 齿廓修形研究 |
3.3.1 齿廓修形参数确定 |
3.3.2 外啮合齿廓修形优化 |
3.3.3 内啮合齿廓修形优化 |
3.4 鼓形齿修形及齿面接触分析 |
3.4.1 齿向修形方法 |
3.4.2 综合修形齿面接触分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 人字齿行星齿轮传动系统动力学模型与激励分析 |
4.1 引言 |
4.2 人字齿行星齿轮传动系统分部动力学模型 |
4.2.1 构件相对位移分析 |
4.2.2 构件速度和加速度分析 |
4.2.3 人字齿行星齿轮传动系统运动微分方程 |
4.3 人字齿行星齿轮传动系统矩阵形式动力学方程 |
4.4 人字齿行星齿轮传动系统动态激励分析 |
4.4.1 齿轮激励的来源分析 |
4.4.2 齿轮啮合刚度计算 |
4.4.3 综合误差激励分析 |
4.4.4 轴承支撑刚度计算 |
4.4.5 其他激励参数的确定 |
4.5 本章小结 |
第5章 人字齿行星齿轮传动系统动力学特性分析 |
5.1 引言 |
5.2 人字齿行星齿轮系统的固有特性分析 |
5.2.1 系统特征值问题 |
5.2.2 系统无阻尼固有频率及振型分析 |
5.2.3 系统固有特性参数敏感性分析 |
5.3 人字齿行星齿轮系统动力学响应特性分析 |
5.3.1 系统动力学响应分析 |
5.3.2 系统动力学响应特性参数敏感性分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 人字齿行星齿轮系统动力学特性实验研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验方案设计 |
6.2.1 振动信号测量方法 |
6.2.2 均载特性测量方法 |
6.2.3 实验台整体方案设计 |
6.3 单级人字齿行星齿轮系统实验平台搭建 |
6.3.1 硬件系统介绍 |
6.3.2 多通道同步数据采集系统介绍 |
6.4 动力学特性响应测试与理论结果对比 |
6.4.1 振动位移响应结果对比 |
6.4.2 均载特性对比 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附件1 系统动力学方程矩阵 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(7)齿轮动力学参数反求计算及定量故障诊断方法(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
中英文缩略语对照表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 研究综述 |
1.2.1 齿轮故障机理研究综述 |
1.2.2 信号处理与诊断方法研究综述 |
1.3 课题来源及主要研究内容 |
1.3.1 研究思路及课题来源 |
1.3.2 主要研究内容 |
第2章 齿轮系统典型故障动力学建模与分析 |
2.1 引言 |
2.2 齿轮系统多自由度动力学建模 |
2.3 齿轮系统动力学时变参数计算 |
2.3.1 时变啮合刚度的计算 |
2.3.2 时变摩擦系数的计算 |
2.4 齿轮不同损伤状态对动力学参数的影响分析 |
2.4.1 齿轮裂纹对动力学参数影响 |
2.4.2 齿轮点蚀对动力学参数影响 |
2.5 齿轮不同损伤状态对动力学响应的影响 |
2.6 齿轮不同损伤下的动力学响应统计特性分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 基于辅助应力强度因子的齿轮裂纹时变啮合刚度计算方法 |
3.1 引言 |
3.2 基于辅助应力强度因子的刚度计算 |
3.2.1 研究思路 |
3.2.2 引入应力强度因子的啮合刚度计算 |
3.2.3 齿根裂纹尖端的应力强度因子计算 |
3.3 数值算例 |
3.4 动力学仿真验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于参数反求的齿轮动力学参数计算方法 |
4.1 引言 |
4.2 研究思路 |
4.2.1 正问题建模 |
4.2.2 反问题建模 |
4.3 齿轮裂纹故障下的时变啮合刚度反求计算 |
4.3.1 齿轮根部应变测试试验设计 |
4.3.2 裂纹齿轮应变测试结果分析 |
4.3.3 裂纹齿轮有限元建模及应力计算 |
4.3.4 基于参数反求的时变啮合刚度反求计算 |
4.4 齿轮点蚀故障下的时变摩擦系数反求计算 |
4.4.1 点蚀齿轮应变测试试验 |
4.4.2 点蚀齿轮有限元建模 |
4.4.3 基于参数反求的摩擦系数反求计算 |
4.5 动力学仿真验证 |
4.6 本章小结 |
第5章 动力学参数计算与特征提取相结合的齿轮裂纹定量诊断方法 |
5.1 引言 |
5.2 基于齿轮损伤机理和改进LOD的齿轮裂纹定量诊断方法 |
5.2.1 改进的LOD方法 |
5.2.2 构建裂纹故障映射关系 |
5.2.3 实验信号分析及齿轮裂纹定量诊断 |
5.3 基于齿轮损伤机理和PMA-ASTFA的齿轮裂纹故障定量诊断方法 |
5.3.1 PMA-ASTFA方法 |
5.3.2 故障特征分析及裂纹定量诊断 |
5.4 基于MED-ASTFA和 SALR的变转速齿轮裂纹故障定量诊断方法 |
5.4.1 MED方法 |
5.4.2 基于SALR的裂纹故障特征提取 |
5.4.3 实验信号分析及裂纹定量诊断 |
5.5 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读学位期间发表和录用的论文目录 |
附录 B 攻读学位期间参与的科研项目 |
(8)风电机组齿轮传动系统热弹耦合及振动响应研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及意义 |
1.2 齿轮传动系统国内外研究现状 |
1.2.1 齿轮传动系统动力学建模研究现状 |
1.2.2 齿轮传动系统非线性动力学研究现状 |
1.2.3 齿轮传动系统接触分析研究现状 |
1.2.4 齿轮传动系统温度场研究现状 |
1.2.5 含故障的齿轮传动系统研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 混合弹流润滑下齿轮传动系统振动响应分析 |
2.1 引言 |
2.2 齿轮传动系统动力学模型 |
2.3 齿轮传动系统激励分析 |
2.3.1 齿侧间隙激励 |
2.3.2 传递误差激励 |
2.3.3 时变刚度激励 |
2.3.4 啮合阻尼 |
2.3.5 时变啮合力与齿面摩擦 |
2.4 弹流润滑原理 |
2.5 混合弹流润滑摩擦系数及摩擦力 |
2.6 齿轮传动系统振动响应分析 |
2.6.1 转速对传动系统振动响应的影响 |
2.6.2 齿侧间隙对传动系统振动响应的影响 |
2.7 测试验证 |
2.8 本章小结 |
第3章 含点蚀故障的齿轮热弹耦合接触分析 |
3.1 引言 |
3.2 齿轮热力学分析边界条件及计算 |
3.2.1 齿轮热分析边界条件 |
3.2.2 对流换热系数的计算 |
3.3 齿轮摩擦热流密度的计算 |
3.3.1 相对滑动速度 |
3.3.2 齿轮平均接触压力 |
3.3.3 齿面摩擦热流量 |
3.4 点蚀故障齿轮热弹耦合接触分析 |
3.4.1 齿轮热弹耦合有限元模型 |
3.4.2 齿轮热弹变形分析 |
3.4.3 齿轮静态传递误差分析 |
3.4.4 点蚀故障齿轮时变啮合刚度分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 定侧隙下齿轮-转子-轴承传动系统振动响应分析 |
4.1 引言 |
4.2 传动系统动力学模型 |
4.2.1 齿轮-转子-轴承传动系统动力学模型 |
4.2.2 滚动轴承振动分析模型 |
4.3 传动系统激励分析 |
4.3.1 综合传递误差 |
4.3.2 齿轮时变啮合刚度 |
4.3.3 非线性齿侧间隙 |
4.3.4 时变啮合力及齿面摩擦力 |
4.3.5 滚动轴承动态轴承力 |
4.4 传动系统动力学方程 |
4.5 齿轮-转子-轴承弯扭耦合振动响应分析 |
4.5.1 齿侧间隙对传动系统振动响应的影响 |
4.5.2 偏心量对传动系统振动响应的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 含复合动态侧隙的点蚀故障齿轮传动系统振动响应分析 |
5.1 引言 |
5.2 能量法计算点蚀故障齿轮副的时变啮合刚度 |
5.3 动态侧隙 |
5.3.1 含分形特征的动态侧隙 |
5.3.2 随中心距变化的动态侧隙 |
5.3.3 复合动态侧隙 |
5.4 故障齿轮传动系统振动响应分析 |
5.4.1 转速对含点蚀故障齿轮传动系统振动响应的影响 |
5.4.2 不同程度点蚀对齿轮传动系统振动响应的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(9)风力机齿轮箱故障预测方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题依据和研究意义 |
1.2 齿轮混合弹流润滑研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 齿轮故障预测研究现状 |
1.3.1 可靠性预测研究现状 |
1.3.2 故障模型预测研究现状 |
1.4 齿轮磨损故障研究现状 |
1.4.1 国外研究现状 |
1.4.2 国内研究现状 |
1.5 课题主要研究内容 |
第2章 风力发电机行星齿轮混合弹流润滑 |
2.1 齿轮混合弹流润滑模型 |
2.1.1 等效润滑模型 |
2.1.2 混合润滑控制方程 |
2.1.3 膜厚方程 |
2.1.4 无量纲化方程 |
2.2 齿轮静态啮合载荷 |
2.2.1 基于最小势能法的载荷模型 |
2.2.2 时变载荷比重求解 |
2.3 齿轮稳态膜厚 |
2.3.1 混合弹流润滑膜厚离散化 |
2.3.2 无量纲中心膜厚 |
2.3.3 接触压力 |
2.4 齿轮油膜刚度 |
2.4.1 油膜刚度 |
2.4.2 油膜刚度计算 |
2.5 本章小结 |
第3章 风力发电机齿轮箱动力学模型 |
3.1 行星齿轮动力学模型 |
3.1.1 动态坐标系建立 |
3.1.2 齿轮受力分析 |
3.1.3 行星架受力分析 |
3.1.4 齿轮动力方程 |
3.2 齿轮传动动态激励分析 |
3.2.1 载荷激励 |
3.2.2 刚度激励 |
3.3 动力学模型求解 |
3.4 本章小结 |
第4章 风力发电机齿轮箱磨损故障预测 |
4.1 齿面磨损模型 |
4.2 齿面磨损求解 |
4.3 齿轮动力学性能退化 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 论文主要工作总结 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(10)小模数塑胶传动齿轮箱的降噪优化设计研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题的工程背景与意义 |
1.2 小模数塑胶齿轮传动的发展历程和噪声研究理论基础 |
1.2.1 小模数塑胶齿轮的发展历程 |
1.2.2 塑胶齿轮传动系统的噪声源及降噪研究理论 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 齿轮设计参数的特性研究 |
1.3.2 齿轮副接触和运动特性研究 |
1.3.3 齿轮传动系统降噪技术研究 |
1.4 论文的研究目的和主要内容 |
第二章 渐开线圆柱齿轮和蜗杆斜齿轮系统传动特性的研究 |
2.1 圆柱齿轮副传动动态激励分析 |
2.2 ADAMS的多体动力学仿真分析 |
2.2.1 多刚体动力学理论 |
2.2.2 四级塑胶圆柱齿轮传动系统的动力学仿真分析 |
2.3 蜗杆斜齿轮副正确啮合要求及啮合接触方程 |
2.3.1 蜗杆斜齿轮副的正确啮合理论 |
2.3.2 蜗杆斜齿轮副的传动啮合方程 |
2.3.3 蜗杆斜齿轮副啮合点接触验证 |
2.4 蜗杆斜齿轮副的运动学仿真 |
2.5 本章小结 |
第三章 塑胶蜗杆斜齿轮系统的有限元分析 |
3.1 塑胶蜗杆斜齿轮箱箱体的模态分析 |
3.1.1 模态分析基础理论 |
3.1.2 塑胶蜗杆斜齿系统的模态分析仿真 |
3.2 塑胶蜗杆斜齿轮系统的谐响应分析 |
3.2.1 谐响应分析基础理论 |
3.2.2 蜗杆斜齿轮系统的谐响应分析过程及结果 |
3.3 本章小结 |
第四章 塑胶蜗杆斜齿轮传动齿轮箱的降噪理论和实验研究 |
4.1 实验使用仪器 |
4.2 查找蜗杆斜齿轮系统的噪声源 |
4.3 蜗杆斜齿轮箱的降噪理论及实验研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 塑胶齿轮系统箱体结构优化的降噪研究 |
5.1 齿轮系统的共振噪声问题 |
5.2 齿轮箱箱体的有限元模态分析 |
5.2.1 齿轮箱箱体模型的简化 |
5.2.2 定义齿轮箱箱体材料及网格划分 |
5.2.3 齿轮箱箱体模态分析结论 |
5.3 提出齿轮箱箱体优化方案并分析验证 |
5.3.1 提出齿轮箱箱体的优化设计方案 |
5.3.2 三种结构优化方案的模态分析验证 |
5.3.3 对齿轮箱箱体优化设计方案的试验验证 |
5.3.4 优化方案的模态和试验分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的研究成果 |
已发表论文 |
四、冲击阻尼在齿轮传动中的应用(论文参考文献)
- [1]基于KISSsoft行星齿轮的修形与有限元分析[D]. 刘续壮. 西安石油大学, 2021(09)
- [2]基于动力学理论的齿轮弹流润滑研究[D]. 菅光霄. 青岛理工大学, 2021(02)
- [3]齿轮箱关键部件故障振动特征提取与分析[D]. 赫修智. 吉林大学, 2021(01)
- [4]考虑齿面磨损的多间隙耦合下的斜齿轮动态特性研究[D]. 孙秀全. 太原理工大学, 2021(01)
- [5]直齿圆柱齿轮传动系统非线性动力学特性研究[D]. 田亚平. 兰州交通大学, 2020
- [6]人字齿行星齿轮传动系统动力学特性研究[D]. 刘延平. 哈尔滨工业大学, 2020
- [7]齿轮动力学参数反求计算及定量故障诊断方法[D]. 吴家腾. 湖南大学, 2020(02)
- [8]风电机组齿轮传动系统热弹耦合及振动响应研究[D]. 赵昕. 沈阳工业大学, 2020
- [9]风力机齿轮箱故障预测方法研究[D]. 宁志远. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [10]小模数塑胶传动齿轮箱的降噪优化设计研究[D]. 黄玉娥. 江西理工大学, 2020(01)