时变啮合刚度

摘要： 为分析含裂纹的多级齿轮传动系统故障特征,判析其故障成分,首先,通过有限元法建立了裂纹故障下的直齿圆柱齿轮三维接触模型,计算了齿轮啮合时变刚度;其次,综合考虑了轴承支撑刚度以及传动轴柔性,建立了含齿轮裂纹的二级齿轮传动系统有限元动力学模型,依此求解了不同裂纹位置的振动响应;最后,针对试验信号信噪比不理想、能量分布不均匀等问题采用变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)结合快速峭度图(fast spectral kurtosis,简称FSK)对故障成分进行提取,分析了裂纹位置与故障频率的相关性。结果表明:由于裂纹的存在,系统振动响应在时域历程中出现周期性冲击,且频域中表现为在该级齿轮副啮合频率及其倍频附近出现边频调制,其边频谱线间隔为故障齿所在轴的转频;VMD-FSK法在噪声环境下可有效提取其故障特征且鲁棒性较好。分析结果可为齿轮故障判别及定位提供理论依据。

摘要： 针对人字齿轮动力学特性亟待研究的问题,考虑时变啮合刚度、齿侧间隙和综合误差,建立4自由度人字齿轮副弯扭耦合动力学模型,并采用4阶龙格库塔法,运用Matlab进行数值求解动力学方程。结果表明:x、y、z方向振动位移从动轮大于主动轮,而z方向扭转振动位移主动轮大于从动轮;随驱动转矩增大,主动轮振动位移波动趋势不变而幅值增大,动态啮合力波动趋势不变而峰值变大。

摘要： 针对有限元法求解变厚齿轮时变啮合刚度的求解效率低、计算结果易不收敛等问题,基于切片法建立了一种考虑齿向修形的变厚齿轮时变啮合刚度求解模型,在综合考虑齿轮基圆与齿根圆之间关系的基础上,对现有的Weber能量法进行改进,并采用该方法计算了变厚齿轮的时变啮合刚度。通过建立变厚齿轮有限元分析模型,对其进行加载接触分析,计算其啮合刚度,并与所提方法进行比较,结果表明,所提方法可以有效提高计算精度,提升计算效率。在此基础上,采用集中参数法分析了变厚齿轮不同啮合参数和修形参数对时变啮合刚度的影响规律,为变厚齿轮的结构优化设计和系统动力学分析奠定了基础。

摘要： 考虑齿轮真实的渐开线及过渡曲线方程,对齿轮进行精确建模,推导并利用Weber能量法计算了变位齿轮变形量,推导了刚度计算中涉及的载荷角β_(j)、压力角αk、旋转角tanαk同载荷点坐标XMj的映射关系,根据齿轮重合度,计算了齿轮啮合周期中单、双对齿轮交替啮合的区段边界;在此基础上,考虑齿轮副综合啮合效应,求解出齿轮副综合时变刚度。通过MatlabGUI编程,实现了齿轮参数化建模设计与齿轮时变刚度计算的有机结合。研究结果为进一步进行变位齿轮动力学研究提供了重要支撑。

摘要： 为了研究齿侧间隙、时变啮合刚度对导引头伺服机构的影响,以导引头伺服机构惯性稳定平台的齿轮对为研究对象,采用集中质量法建立含有齿侧间隙及时变啮合刚度的模型,利用四阶龙格库塔法对齿轮传动系统进行非线性动态响应分析,分析阻尼比、平均载荷、激振频率及激振频率幅值对系统响应的影响。

摘要： 针对裂纹引起齿轮时变啮合刚度(TVMS)减小这一现象,研究了裂纹故障对TVMS的影响规律。首先,构建了完整的轮齿齿廓曲线,基于传统势能法分析了相邻齿耦合效应对TVMS的影响,对TVMS计算公式进行修正。其次,采用有限元法确定了裂纹萌生点所在位置,提出了一种沿深度拓展的裂纹曲线,分析了裂纹深度对TVMS和负载分担比的影响,研究了裂纹同时沿深度与长度方向拓展的中早期故障模型。最后,构建了不同故障齿轮副模型,采用有限元法对裂纹沿深度结果进行验证,结果表明势能法与有限元法相吻合。

摘要： 针对直齿轮副从动轮轮齿由于受到交变与热应力载荷而发生点蚀剥落故障时齿轮副时变啮合刚度变化问题,本文选取矩形剥落区域简化计算,建立齿轮副齿面剥落的物理模型,以势能法推导当发生非对称剥落故障时齿轮副传动任意时刻的啮合刚度;同时通过建立齿面摩擦模型,研究了基于定摩擦因数下和时变摩擦因数下齿面摩擦和点蚀剥落故障对齿轮副啮合刚度的综合影响,推导考虑齿面摩擦的剥落故障齿轮副啮合刚度计算解析式。研究结果表明,当齿轮发生非对称齿面剥落故障时,轮齿因发生扭转变形而产生扭转刚度,齿轮副啮合刚度减小;齿面摩擦对啮合刚度影响较为复杂,其会增加直齿轮副双齿啮合区间和单齿啮合区间啮入阶段的啮合刚度,减小单齿啮合区间啮出阶段的啮合刚度。

摘要： 齿轮裂纹故障是机电传动系统的高发故障,及时发现裂纹故障对保证机电传动系统正常工作意义重大。提出了一种基于三相交流异步电机定子电流信号的齿轮裂纹故障非侵入式诊断方法。首先,建立电机-齿轮-负载机电耦合模型,利用势能法计算不同裂纹深度和角度下齿轮变啮合刚度;然后,利用Runge-Kutta法对机电耦合模型进行数值求解,分析时变啮合刚度影响下电机电流动态响应。通过对比健康齿轮和裂纹故障齿轮的定子电流频谱,揭示齿轮裂纹故障对应的电流频谱特征,建立基于电机电流信号分析的传动系统齿轮裂纹故障诊断判据。对存在裂纹故障的齿轮进行电机拖动实验,齿轮裂纹故障影响下的电机电流信号与数值求解结果一致。所提出的基于电机电流信号的齿轮裂纹故障非侵入式诊断方法对于降低传动系统维护成本具有较高价值。

摘要： 为了研究不同齿轮接触力计算方法对热气机振动响应计算的影响,用多体动力学软件建立其传动系统的刚柔混合多体动力学模型,并通过模态分析验证缩减模型的正确性。分别使用Weber-Banaschek法以及有限元缩减模型的柔性齿轮有限元法进行齿轮时变啮合刚度计算,将不同齿轮时变啮合刚度的热气机整机机脚振动计算值与实测值进行对比,结果表明:采用Weber-Banaschek法计算得到的齿轮啮合刚度误差较大(13.5%);采用有限元缩减模型的柔性齿轮有限元法计算得到的齿轮啮合刚度误差较小(2.1%),其与理论值更接近。

摘要： 行星传动系统转速发生变化,会导致振动信号出现非平稳特性。但由于齿轮啮合转过的角度是恒定的,因此将时域的非稳态工况转化为角域的伪稳态工况能有效地解决问题。综合考虑行星传动系统水平、垂直和扭转三方向的振动,行星轮啮合相位差及各部件的附加弹性力等因素,建立行星系动力学模型,以行星轮啮合角位移为啮合周期,分别计算太阳轮、行星轮和内齿圈发生局部裂纹故障的时变啮合刚度及动态响应,并分析裂纹故障对动力学特性的影响。

摘要： 时变啮合刚度(TVMS)提供了关于齿轮系统健康状况的重要信息.牙齿断裂、裂纹、点蚀、剥落和破损会改变好.为了全面地了解一个斜齿轮的振动特性,有必要对其进行啮合刚度有效.将切片法、离散积分法和势能法相结合,对斜齿轮组的啮合刚度进行了解析计算.建立了裂纹模型,并在小齿轮或齿轮发生裂纹时对啮合刚度进行量化.

摘要： 针对风电行星齿轮传动系统中太阳轮与行星轮之间时变啮合刚度精确求解问题,提出了一种基于几何建模与有限元法的齿轮时变啮合刚度计算方法.首先依据齿轮几何学和齿轮成型原理,建立了渐开线齿轮的数学几何模型,利用Matlab计算得到啮合点在齿廓线上的离散坐标位置;然后利用ABAQUS有限元分析软件精确计算出齿面变形前后啮合点两坐标值之间的距离,以求取啮合点沿啮合方向上的变形量,并结合啮合力与负载的计算公式,输出得到齿轮时变啮合刚度曲线;最后通过与石川法、能量法计算的齿轮时变啮合刚度进行仿真对比,结果表明:该方法能够快速、准确的计算得到齿轮时变啮合刚度,为进一步开展故障齿轮的动力学建模与响应分析提供有效依据.

摘要： 为了从理论上阐述采煤机摇臂齿轮传动系统振动产生的机理,便于采用更可靠、更有效的状态监测和故障诊断方法,基于摇臂高速区齿轮更易发生故障,建立了9自由度摇臂高速区齿轮动力学模型,研究了齿轮系统在非均匀载荷条件下的动态特性,模型仿真时考虑到了时变啮合刚度的影响.仿真结果表明:由于受到冲击载荷的影响,箱体上的振动信号幅值相比正常情况下的振动幅值有所增加,特别是齿轮系统的一阶固有频率的幅值增加比较明显,并且固有频率和啮合频率周围都出现了较多的边频带.

摘要： 对二级齿轮传动系统的物理模型进行简化,考虑啮合过程中的时变啮合刚度,齿轮综合误差以及齿侧间隙引起的非线性的影响,建立二级齿轮传动系统的数学模型.给定齿轮的基本参数,确定动力学方程中的各个参数,对时变啮合刚度的求解采用了基于材料力学的Web能量法.对非线性方程组采用降阶后的四阶Runge-Kutta法,运用MATLAB进行数值仿真,对仿真得到的结果与理论分析进行对比.考虑到齿轮传动所引起的振动对整体系统的影响,分析系统的动态啮合力与系统转速的关系,确保系统在合理的转速下运行.

摘要： 以LMS Virtual.LabMotion为开发环境建立了某传动箱多转子- 轴承系统虚拟样机, 导入PRO/E模型文件进行简化, 建立实体模型。针对目前所建立的齿轮传动系统虚拟样机过于简化的情况, 建立了考虑时变啮合刚度的非线性扭转振动模型。通过组合副和用户自定义程序, 实现了齿轮副和轴承端的耦合振动模型。仿真结果表明: 通过虚拟样机仿真的方法获得载荷谱是可行的, 其可用于深入研究传动箱的振动分析、强度校核和寿命预测。

摘要： 以2K-H 差动轮系为研究对象，计及时变啮合刚度的影响，建立了纯扭转振动动力学方程。以 LMS Virtual.LabMotion 为仿真平台，采用扭振模型描述非线性啮合力，建立了差动轮系虚拟样机模型，并进行仿真计算，并与理论计算值进行了对比验证，分析了啮合振动产生的原因。得到的关键零部件的载荷谱为差动轮系的强度校核、优化设计和疲劳寿命预测打下了基础。

摘要： 综合考虑齿轮时变啮合刚度和齿轮误差等内部激励的影响，对传动系统动载荷进行求解。采用 Virtua.lab/Acoustic 对齿轮箱噪声辐射进行求解，就齿轮类型对齿轮箱噪声辐射的影响作出了分析。通过板面贡献度分析得到了齿轮箱各板面对声场总声压的贡献，依据分析结果提出了模型改进方案，并对各改进方案的降噪效果做出了评估，为齿轮箱的设计提供了理论依据。

摘要： 综合考虑齿轮时变啮合刚度和齿轮误差等内部激励的影响，对传动系统动载荷进行求解。采用 Virtua.lab/Acoustic 对齿轮箱噪声辐射进行求解，就齿轮类型对齿轮箱噪声辐射的影响作出了分析。通过板面贡献度分析得到了齿轮箱各板面对声场总声压的贡献，依据分析结果提出了模型改进方案，并对各改进方案的降噪效果做出了评估，为齿轮箱的设计提供了理论依据。

摘要： 以2K-H差动轮系为研究对象，以及时变啮合刚度的影响，建立了纯扭转振动动力学方程。以LMS Virtual.Lab Motion 为仿真平台，采用扭振模型描述非线性啮合力，建立了差动轮系虚拟样机模型，并进行仿真计算，并与理论计算值进行了对比验证，分析了啮合振动产生的原因。得到的关键零部件的载荷谱为差动轮系的强度校核、优化设计和疲劳寿命预测打下了基础。

摘要： 以LMS Virtual. LabMotion为开发环境建立了某传动箱多转子-轴承系统虚拟样机, 导入PRO /E模型文件进行简化, 建立实体模型。针对目前所建立的齿轮传动系统虚拟样机过于简化的情况, 建立了考虑时变啮合刚度的非线性扭转振动模型。通过组合副和用户自定义程序, 实现了齿轮副和轴承端的耦合振动模型。仿真结果表明: 通过虚拟样机仿真的方法获得载荷谱是可行的, 其可用于深入研究传动箱的振动分析、强度校核和寿命预测。

摘要： 本发明公开了一种直齿圆柱齿轮内啮合齿轮副时变啮合刚度的计算方法。该方法包括以下步骤：S1、基于势能法分别计算直齿圆柱齿轮内啮合齿轮副中内齿轮、外齿轮的单齿啮合刚度；S2、由几何关系分别将内外齿轮单齿啮合刚度转变为关于外齿轮角位移的函数；S3、通过齿轮角位移判断出齿轮对啮合所处阶段是单啮合还是双啮合，并基于刚度串并联理论，计算直齿圆柱齿轮内啮合齿轮副时变啮合刚度值。本发明一方面可弥补现阶段齿轮在内啮合下时变刚度计算方法的空缺，另一方面在发挥解析法高精度优势的基础上结合齿轮几何信息可简化求解提高计算效率。

摘要： 本发明涉及齿轮动力学领域，具体涉及是一种直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算方法及装置。该计算方法包括：步骤一、计算单对齿啮合过程中，随主动齿轮转角变化的各部分齿轮刚度；步骤二、给定随主动轮转角变化的轮齿误差曲线；步骤三、以被动齿轮的轴孔为参照，计算得到轮齿啮合时的变形量，再基于轮齿啮合时的变形量、以及所有齿对作用力之和等于外部静态力矩产生的总的作用力，求解获得静态传递误差，并根据所述静态传递误差及位移激励，获得时变啮合刚度。该计算装置用于执行上述的计算方法。本发明提供的计算方法考虑了轮齿误差的影响，有利于得到更加精确的时变啮合刚度。

摘要： 本发明公开了一种基于齿形修正法的行星齿轮时变啮合刚度计算方法，属于机械动力学技术领域，充分考虑齿形对综合啮合刚度计算的影响，提高行星齿轮时变啮合刚度计算准确性，包括以下具体步骤：首先应该明确太阳轮、行星轮和内齿圈的各项基本参数，而后明确太阳轮和行星轮半径为rf+c*m的圆与基圆的相对位置关系，明确内齿圈齿顶圆与基圆之间的相对位置关系，再计算太阳轮、行星轮和内齿圈的单个轮齿啮合刚度，包括剪切刚度、轴向拉压刚度、弯曲刚度、接触刚度和齿轮基体柔性变形刚度，最后计算综合时变啮合刚度，包括太阳轮与行星轮啮合的外啮合时变啮合刚度、内齿圈与行星轮啮合的内啮合时变啮合刚度，本发明的有益效果是原理简单，易于计算，实用性强。

摘要： 本发明公开了一种直齿圆柱齿轮内啮合齿轮副时变啮合刚度的计算方法。该方法包括以下步骤：S1、基于势能法分别计算直齿圆柱齿轮内啮合齿轮副中内齿轮、外齿轮的单齿啮合刚度；S2、由几何关系分别将内外齿轮单齿啮合刚度转变为关于外齿轮角位移的函数；S3、通过齿轮角位移判断出齿轮对啮合所处阶段是单啮合还是双啮合，并基于刚度串并联理论，计算直齿圆柱齿轮内啮合齿轮副时变啮合刚度值。本发明一方面可弥补现阶段齿轮在内啮合下时变刚度计算方法的空缺，另一方面在发挥解析法高精度优势的基础上结合齿轮几何信息可简化求解提高计算效率。

摘要： 本发明公开一种基于修正有限元的裂纹螺旋锥齿轮时变啮合刚度计算方法，涉及齿轮动力学分析技术领域，包括以下步骤：建立螺旋锥齿轮全齿三维模型；建立简化的螺旋锥齿轮分析模型；进行网格划分，分别建立主动轮和从动轮的有限元模型；在主动轮和从动轮的轴孔处添加旋转副约束，然后分析求解；提取啮合面上各节点引起应变的弹性变形量；单独提取每个节点的变形分量数据；分别提取主动轮啮合面上各节点的法向啮合力；进行计算获得主动轮、从动轮上其中一个工作齿的啮合刚度；获得螺旋锥齿轮的单齿啮合刚度；计算一个啮合周期内轮齿的多齿综合啮合刚度，获得综合啮合刚度。本发明能减少计算误差、提高有限元方法计算螺旋锥齿轮时变啮合刚度的精度。

摘要： 本申请涉及本申请涉及机械动力学技术领域，特别是涉及一种考虑裂纹位置的故障齿轮时变啮合刚度计算方法，方法包括：建立齿轮故障计算模型；确定对应的裂纹类别信息，以及预先存储裂纹类别信息对应的裂纹齿轮区段划分规则；检测齿轮上发生故障的裂纹位置，采用裂纹齿轮区段划分规则对裂纹位置进行区段划分，得到多个裂纹子区段；针对每个裂纹子区段，得到每个裂纹子区段弯曲刚度和剪切刚度；将各个裂纹子区段的弯曲刚度和剪切刚度求和，得到故障齿轮的弯曲刚度和剪切刚度，本发明通过输入裂纹的参数即可得到故障齿轮的弯曲刚度和剪切刚度。其计算效率更高。

摘要： 本发明涉及齿轨铁路动力学技术领域，具体涉及一种齿轨铁路齿轮齿条时变啮合刚度的计算方法、设备及介质，其中计算方法包括齿轨列车牵引齿轮单齿刚度计算、齿条单齿刚度计算以及齿轮齿条接触刚度计算，将齿轨列车牵引齿轮单齿刚度、齿条单齿刚度和齿轮齿条接触刚度串联得到单齿对啮合刚度，将任意时刻各啮合接触点的轮齿啮合刚度并联累加得到齿轨铁路齿轮齿条综合时变啮合刚度。本发明在计算齿条基体刚度时，充分考虑了齿轨铁路齿轨结构支撑约束方式、齿条挠度变形的影响，采用挠度叠加法求出齿条基体变形从而获得齿条基体刚度。本计算方法简单有效，精度高、效率高。

摘要： 本发明公开了一种基于新的点蚀模型的齿轮时变啮合刚度计算方法，采用了随机分布的点蚀分布模型，建立四种不同的点蚀程度模型，利用势能法计算点蚀齿轮时变啮合刚度，先推导出一个轮齿上单个点蚀的啮合刚度方程，进而可以推导出多点蚀的啮合刚度方程，可以精确的求解建立的四种程度点蚀齿轮的啮合刚度方程，并通过有限元法建立有限元模型进行比较验证，最终结果表明本发明计算时间短，计算精度高。本发明建立的点蚀模型与传统模型相比更能贴近实际，点蚀分布模型也能更好地切合实际，且能处理复杂的点蚀分布。该发明方法能够很好的计算实际情况下的点蚀齿的时变啮合刚度。

摘要： 本发明公开了一种基于切片耦合理论的斜齿轮时变啮合刚度分析方法，旨在提高斜齿圆柱齿轮啮合刚度的计算精度。实现步骤为：输出齿轮系统基本参数；确定初始啮合位置，并齿轮沿齿宽方向进行切片；计算切片轮齿刚度、耦合刚度和齿基刚度；确定主动齿轮切片轮齿啮合变形；计算各切片啮合力、齿轮啮合力；计算轮齿啮合刚度、齿基刚度、齿轮副啮合刚度；通过一个周期仿真，得到斜齿轮系统时变啮合刚度。本发明综合考虑了轮齿非接触区域与接触区域的耦合作用，能够准确地模拟仿真斜齿轮时变啮合刚度特性。

摘要： 本发明公开了一种考虑基圆与齿根圆相对位置的斜齿轮时变啮合刚度计算方法，其包括以下步骤：获取实际工况下斜齿轮副初始基本参数，计算当前时刻斜齿轮副的重合度以及已旋转的角度，判断此刻参与啮合的齿轮对数，计算该时刻每个参与啮合的轮齿对上的接触线长度，并将斜齿轮离散为无数个直齿切片，判断参与啮合的直齿切片的啮合半径范围，基于啮合半径，计算直齿切片的刚度，判断齿轮齿根圆与基圆的大小及其相对位置，并考虑齿轮啮合点相对于齿根圆、基圆所在位置的关系对直齿轮能量法TVMS模型进行修正，串联计算斜齿轮副中单齿啮合刚度，进行叠加得到斜齿轮副的完整啮合刚度。本发明计算斜齿轮时变啮合刚度兼顾了效率和精度。