啮合刚度

摘要： 为了研究齿厚偏差对圆柱齿轮副振动特性的影响规律,建立了考虑齿厚偏差的圆柱齿轮副啮合刚度和传递误差计算模型,分析了齿厚偏差对圆柱齿轮副啮合刚度和传递误差激励的影响;然后建立了考虑齿厚偏差的圆柱齿轮啮合副有限元模型,分析了齿厚偏差对圆柱齿轮副振动特性的影响。结果表明:随着齿厚偏差增大,齿轮副单齿啮合刚度降低,传递误差和啮合振动增大;随着螺旋角减小,齿轮副单齿啮合刚度逐渐降低,传递误差波动和啮合振动增大,同时齿轮副振动特性对齿厚偏差更加敏感;随着作用扭矩减小,齿轮副单齿啮合刚度降低,传递误差激励减小,啮合振动减小,同时齿轮副振动特性对齿厚偏差敏感性降低。

摘要： 为达到纺织装备用行星减速器高传动效率和低噪音等要求,构建行星减速器三维数字化样机,并以此基础对该减速器第二级行星齿轮传动系统进行接触分析和齿面修形研究。以齿轮传动误差、啮合刚度、齿面法向力为评价指标对行星齿轮进行修形分析,通过改变不同修形参数分析其对修形指标参数的影响,最终确定行星齿轮传动系统的最佳修形方案。研究表明:行星齿轮传动系统的传动误差峰峰值由未修形时的0.68μm降为修形后的0.25μm,降低了约63%;齿面法向力和轮齿啮合刚度不同程度减小,改善了行星齿轮啮入、啮出冲击,有效提高了行星齿轮传动系统的传动效率,对行星齿轮传动系统的减振降噪提供了参考。

摘要： 齿面剥落是齿轮表面出现形状不规则的局部凹坑,在齿轮啮合刚度的计算中,常用的方法是将齿面剥落简化成特定规则的形状进行研究,具有较大的局限。基于图像处理技术提取剥落故障的边缘特征,根据像素点对剥落区域进行离散,拟合出剥落宽度函数;依据势能法原理,建立故障齿轮啮合刚度计算模型,并进行动力学分析。结果表明,与矩形剥落故障相比,图像处理后的故障齿轮啮合刚度更准确的反映出轮廓特征,消除了因简化而造成的刚度和加速度响应的突变点,适用于任意形状、大小的剥落区域,无需改变数学模型,具有较好的通用性。

摘要： 齿轮在啮合传动的过程中,常会产生齿轮轮齿表面剥落等故障,影响齿轮正常传动。而目前剥落齿轮动力学模型大多基于恒定载荷计算啮合刚度,未考虑啮合刚度与动态载荷之间的非线性关系,难以真实反映齿轮传动的啮合状态。针对该问题,构建了一种新的剥落齿轮动力学模型。该模型的啮合刚度通过动态载荷与齿轮动力学模型相互耦合,动态表达齿轮剥落啮合的动态变化过程,并基于Euler-Cromer的数值迭代方法对齿轮动力学方程进行求解,获得剥落故障时系统的动态特性。仿真结果与传统的剥落齿轮模型结果对比表明,提出的剥落齿轮模型具有更好的准确性。

摘要： 齿根疲劳裂纹是齿轮传动系统服役过程中最常见的失效形式之一,威胁着齿轮传动系统甚至装备的运行安全,开展齿轮传动系统齿部故障诊断具有重要意义,而其核心是齿根裂纹故障的动态作用机制及振动特征。然而,传统啮合刚度计算模型尚未考虑齿根裂纹对齿间耦合作用的影响。针对该问题,分析了齿轮轮体结构变形引起的齿间耦合作用机制,建立了轮体刚度计算的有限元模型,研究了作用力、轮毂孔半径及齿根裂纹深度等参数对轮体刚度,特别是齿间耦合刚度的影响规律。结果表明,齿根裂纹对轮体变形引起的轮体刚度与齿间耦合刚度具有显著的影响,在齿根裂纹时变啮合刚度激励计算中应予以考虑,从而提高齿根裂纹刚度激励计算模型的准确性。

摘要： 受装配工艺的影响,渐开线直齿轮副传动轴极易出现平行度误差,直接改变齿轮副时变啮合刚度变化规律,进而影响齿轮副的工作状态。为揭示平行度误差对啮合刚度的影响规律,文中采用势能法建立考虑传动轴平行度误差的齿轮副啮合刚度模型,研究平行度误差和齿面摩擦共同作用下的齿轮副啮合刚度变化规律。结果表明:当传动轴出现平行度误差时,齿轮啮合传动时出现扭转变形,产生轮齿扭转刚度,导致齿轮副啮合刚度减小,且啮合刚度随着平行度误差增大而减小,而齿面摩擦直接影响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： 裂纹故障会导致齿轮时变啮合刚度发生变化,进而引起系统振动响应改变。以风机增速箱为研究对象,考虑基圆和齿根圆不重合,采用改进能量法分别计算了各级齿轮副的时变啮合刚度,并计算、分析了太阳轮裂纹故障对啮合刚度的影响。风机增速箱运行于自然风载荷环境中,受时变转速和转矩激励,综合考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、啮合误差等因素,利用集中参数法建立风机增速箱的平移−扭转−轴向耦合模型,采用龙格库塔法得到系统的动力学响应,并对响应进行阶次分析,得到了太阳轮裂纹故障对风机增速箱振动响应的影响规律,研究风机增速箱太阳轮裂纹故障失效机理,为风机增速箱在线监测和故障诊断提供了理论依据。

摘要： 针对变位齿轮,啮合刚度是影响齿轮传动系统的主要因素之一。建立变位齿轮的有限元模型,并对虚拟样机进行有限元分析,裂纹对啮合刚度影响,最终造成传动性能的下降。结果表明;裂纹对齿根圆位置啮合刚度影响要大于分度圆位置;在单裂纹中,不同深度的齿根裂纹,裂纹深度越大,对啮合刚度影响也就越大;说明裂纹深度对啮合刚度影响起决定性作用,而整体啮合刚度,多裂纹比单裂纹的影响要大。

摘要： 该文以一正交直齿面齿轮分扭传动系统为例,建立了该系统有限元仿真分析模型,推导得出了面齿轮副啮合刚度的解析计算方法,并计算得到了各齿轮副的时变啮合刚度曲线。结果表明:在左、右输入齿轮输入功率,上端面齿轮和尾传齿轮承受负载的工况下,惰轮构成的齿轮副啮合刚度最小;左、右输入齿轮与同一面齿轮构成齿轮副啮合刚度基本一致;左、右惰轮与同一面齿轮构成齿轮副啮合刚度也基本一致。

摘要： 将切片法与势能法相结合,提出了一种考虑轴向力和修形的人字齿轮副啮合刚度解析算法,并将计算结果与有限元和ISO计算结果进行比较,验证该算法的准确性。利用该算法分析修形对人字齿轮副啮合刚度的影响,计算结果表明:齿廓修形量、修形长度和齿向修形量的增加,均使单对轮齿啮合刚度及人字齿轮副时变啮合刚度减小;时变啮合刚度均值随着齿廓修形量增加而减小,随着齿廓修形长度和齿向修形量的增加先下降后平稳;时变啮合刚度方差随着小齿轮齿廓修形量增加先增大后减小,随着大齿轮齿廓修形量增加而减小,随着齿廓修形长度增加先增大后减小,随着小齿轮齿向修形量增加而减小,随着大齿轮齿向修形量增加先减小后增大。

摘要： 当齿轮发生故障时,时变啮合刚度的变化是引起振动响应变化的主要因素,因此啮合刚度的计算对于齿轮故障机理的研究具有重要的意义.然而,目前各种啮合刚度的计算方法都有各自的缺陷,而且没有有效的验证方法.本文基于采用现代测试和优化方法,提出一种齿轮啮合刚度反求计算方法,通过构建齿根动态应力与时变啮合刚度反问题模型,对齿轮啮合刚度进行反求.与其它方法的对比结果表明了方法的有效性,可为齿轮故障机理的研究提供有效的动力学参数.

摘要： 直齿轮的故障程度大小直接影响其啮合刚度,时变啮合刚度的变化会引起齿轮振动信号的变化,因此建立故障程度、啮合刚度与响应特征之间的映射关系对于齿轮故障机理研究具有重要意义.为了研究啮合刚度与动力学响应特征之间的映射关系,分别计算齿轮在不同裂纹程度下的啮合刚度,并建立6自由度的齿轮传动系统非线性动力学方程,进一步提取齿轮不同裂纹程度下振动信号的故障特征.分别采用神经网络、支持向量机、非线性回归三类预测方法构建时变啮合刚度统计参数与响应特征之间的映射模型,验证结果表明基于非线性回归的特征预测模型效果较好,为进一步进行齿轮定量故障诊断提供依据.

摘要： 齿轮副的时变啮合刚度是影响齿轮系统动态特性分析的关键因素,为实现齿轮副时变啮合刚度的快速计算,提出了计算齿轮时变啮合刚度的有限元子结构法.子结构法通过将结构中内部节点刚度等效凝聚到边界节点刚度上,缩减总体刚度矩阵维数,得到边界节点的等效刚度矩阵.本文将齿面接触点作为边界节点,对齿轮模型进行等效凝聚,获得齿面接触节点的等效刚度矩阵,进而求逆得到其柔度系数矩阵.并基于承载接触分析模型,进行轮齿载荷分布及法向变形的求解,最终得到齿轮的时变啮合刚度.将有限元子结构法与常规有限元计算结果进行了对比,验证了有限元子结构法的准确性及效率优势.本文两算例中子结构法计算时间只有常规有限元法的近二百分之一.

摘要： 采用有限元法计算斜齿轮副的啮合刚度,在此基本上以啮合刚度及其波动为研究对象,利用正交试验设计的方法研究了各基本参数对齿轮啮合刚度的综合影响规律,分析了影响啮合刚度及啮合刚度波动的主要因素,并获得了各基本参数对啮合刚度均值的影响顺序.

摘要： 针对某NGW21型行星齿轮减速器,研究了内齿圈固定条件下的行星轮系时变啮合刚度.首先,运用能量法建立正常齿轮啮合的刚度计算模型;针对太阳轮包含裂纹时,计算单对故障齿轮参与啮合时的刚度分布.其次,利用行星齿轮系统的简化模型,研究各行星轮之间的啮合相位关系及行星轮系的运动特性.进而,考虑太阳轮与各行星轮同时啮合的工作特点,基于相位差关系计算太阳轮正常和故障状态下,与各行星轮的时变啮合刚度及总刚度,并讨论不同故障类型对太阳轮与各行星轮啮合时刚度的影响.

摘要： 齿轮发生点蚀故障时的振动响应是故障诊断的重要依据.由于点蚀故障的振动响应是时变啮合刚度和摩擦力共同作用的结果,因此需要准确计算点蚀故障的啮合刚度和摩擦力.本文提出了一种改进的齿轮点蚀啮合刚度计算方法,通过建立齿面刚度网格,能准确计算任何形状的点蚀损伤.同时,为了研究摩擦力对点蚀故障的影响,建立了含摩擦力的齿轮动力学模型.通过动力学仿真发现摩擦力会影响动态响应的波动范围.同时,仿真结果表明齿轮点蚀故障会引起周期性的冲击振动响应.

摘要： 为了进行高重合度人字齿轮设计,研究设计参数与结构参数对啮合刚度的影响.首先基于多次仿真数据,采用模糊聚类方法对人字齿轮副啮合刚度进行分类.然后采用粗糙集理论完成给定仿真数据集的约简从而获得综合考虑多因素的决策影响规则集,最终建立结构、设计因素对高重合度人字齿轮副啮合刚度影响的设计规则.为了验证规则的适用性,采用新样本的综合判断表明通过数据挖掘获得的设计规则对齿轮系统设计具有一定的指导作用.

摘要： 建立了考虑齿面摩擦、齿侧间隙影响的六自由度非线性节点外啮合直齿轮动力学模型,以外啮合节点后啮合单级齿轮传动系统为研究对象,采用能量法计算时变啮合刚度,基于弹流润滑理论(EHL)计算时变摩擦系数,与库仑摩擦模型进行对比,考虑了载荷在啮合区的动态分配,得到了齿轮副非线性振动方程,为今后深入研究节点外齿轮非线性动力学打下基础.

摘要： 基于渐开线圆柱齿轮加工原理,推导齿根过渡曲线方程,并由此构建得到基于加工参数的齿轮精确三维几何模型.应用商用有限元软件ABAQUS建模,对渐开线圆柱齿轮副进行加载接触分析,计算得到该对齿轮副在载荷作用下的实际重合度、齿根弯曲应力、时变啮合刚度、传动误差及齿面接触应力,其中齿根应力及啮合刚度计算结果与依据ISO6336:2006公式得到的计算结果基本一致.论文工作可为航空发动机齿轮传动设计提供参考.

摘要： 在本篇论文中，采用了有限元模型求出了行星排中行星轮与太阳轮、行星轮与齿圈的非线性啮合刚度及其相位关系，通过仿真分析获得行星轮-太阳轮、行星轮-齿圈的啮合刚度，这种采用有限元模型获得的啮合刚度曲线，比公式法计算的结果更精确，它充分考虑了齿轮制造误差、安装误差、间隙及啮合变形等非线性因素对啮合刚度的影响，对行星变速箱中齿轮的非线性动态特性的研究非常有用，如振动特性与均载特性等。在行星变速箱的非线性虚拟样机模型中集成了上述非线性啮合剐度曲线，采用了快速算法求解器，对模型中涉及到非线性啮合刚度的相关物理量进行了计算并将结果通过接口集成到虚拟样机模型中，实现了对行星变速箱中各个排的均载特性、振动特性及啮合相位等方面的仿真，避免了采用常啮合剐度值，无法对均载特性、啮合相位特性及振动特性进行仿真，更没法对行星变速箱振动设计提供参考依据.通过行星变速箱在某挡位下非线性虚拟样机的高转速加载仿真试验，获得了传动系统中不同构件在非线性啮合条件下的动态特性，对行星齿轮在不同啮合刚度(常啮合刚度与非线性啮合刚度)情况下的仿真对比分析可知，本文采用多个软件进行分别建模、快速求解与集成的方法，解决了原先虚拟样机中齿轮啮合剐性接触无法快速求解及其分析结果不真实的问题，为高转速行星变速籍的非线性振动分析提供了技术途径，也对高转速行星变速箱的振动设计提供了分析依据。

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： 一种基于啮合刚度的剥落齿轮啮合模型，考虑剥落轮齿在齿轮啮合时的受力情况，将啮合过程分为了三个阶段，并分别计算了三个啮合阶段下的剥落轮齿啮合刚度，克服了现有剥落齿轮模型仅考虑剥落啮合区与非剥落啮合区两种情况的弊端；同时考虑轮齿齿根的影响，将轮齿等效为齿根圆上的悬臂梁，准确计算出了剥落轮齿啮合刚度，提高了其精度，建立了更为准确的剥落齿轮啮合模型，本发明真实准确地反映了剥落齿轮啮合过程，能有效地应用于剥落齿轮的动力学建模研究。

摘要： 本发明公开了一种考虑延长啮合和齿圈柔性的内啮合齿轮副啮合刚度计算方法，它是在基于轮齿刚度和基体刚度计算的基础上，通过轮齿接近距离和分离距离的确定，建立内啮合齿轮副时变啮合刚度解析模型，根据齿圈的几何计算啮合刚度；该内啮合齿轮副啮合刚度计算方法包括以下步骤：步骤1计算轮齿刚度；步骤2计算基体刚度；步骤3计算轮齿分离距离与接近距离；步骤4计算内啮合齿轮副时变啮合刚度。本发明的计算方法考虑了行星齿轮副齿圈变形和延长啮合的影响，提出改进的渐开线齿廓行星齿轮啮合刚度解析模型，具有相当的计算精度，同时也能保证计算效率和有效性。

摘要： 本发明公开了一种外啮合直齿轮磨损下的啮合刚度的建模方法，方法中，获取外啮合直齿轮磨损在齿廓上的磨损量分布；基于所述磨损量分布建立单齿啮合模型，求解所述单齿啮合模型得到外啮合直齿轮磨损下的单齿啮合关系；基于所述单齿啮合关系，推导多齿啮合下的齿轮啮合关系；基于齿轮啮合关系计算外啮合直齿轮磨损下的齿轮啮合刚度。

摘要： 本发明公开了一种内啮合直齿轮磨损下的啮合刚度的建模方法，方法中，获取内啮合直齿轮磨损在齿廓上的磨损量分布；基于所述磨损量分布建立单齿啮合模型，求解所述单齿啮合模型得到内啮合直齿轮磨损下的单齿啮合关系；基于所述单齿啮合关系，推导多齿啮合下的齿轮啮合关系；基于齿轮啮合关系计算内啮合直齿轮磨损下的齿轮啮合刚度。

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： 本发明涉及一种基于啮合接触线长度变化确定齿轮啮合动刚度的方法，包括以下步骤：第一步，计算获得齿轮端截面单位接触线长度啮合刚度曲线；第二步，计算齿轮啮合线长度；第三步，计算齿轮转角与接触线长度函数；第四步，计算齿轮单对齿的啮合动刚度；第五步，根据齿轮齿数进行叠加，计算出齿轮副啮合过程的动刚度；第六步，考虑实验值对理论值的修正；第七步，输出单齿啮合动刚度和齿轮总的啮合动刚度数据。本发明能同时满足工程设计的精度和效率要求。

摘要： 一种基于啮合刚度的剥落齿轮啮合模型，考虑剥落轮齿在齿轮啮合时的受力情况，将啮合过程分为了三个阶段，并分别计算了三个啮合阶段下的剥落轮齿啮合刚度，克服了现有剥落齿轮模型仅考虑剥落啮合区与非剥落啮合区两种情况的弊端；同时考虑轮齿齿根的影响，将轮齿等效为齿根圆上的悬臂梁，准确计算出了剥落轮齿啮合刚度，提高了其精度，建立了更为准确的剥落齿轮啮合模型，本发明真实准确地反映了剥落齿轮啮合过程，能有效地应用于剥落齿轮的动力学建模研究。

摘要： 一种基于啮合刚度的齿轮故障分类检测方法及系统，针对齿轮箱构建动力学微分方程模型并采集待测齿轮箱在给定转速和负载下稳定运行状态产生的箱体振动信号向量矩阵；然后根据啮合齿轮类型进行相应的轴承力建模，进而从箱体振动信号向量矩阵中重构得到轴承力中间变量和全节点的位移向量；最后通过全节点的位移向量得到齿轮啮合刚度，通过提取特征频率处的幅值，实现齿轮故障分类。本发明联合动力学与传递路径建模方法，建立从齿轮啮合到箱体振动全过程振动传递的解析数学描述，辨识的啮合刚度中结构传递路径的影响被消除，因而可以用于故障分类检测。

摘要： 本发明涉及一种螺旋锥齿轮的单齿啮合刚度的获取方法，所述方法具体为：基于赫兹接触模型，获得螺旋锥齿轮加载接触状态下的接触印痕范围；将接触印痕范围离散为二维齿廓边界元模型，形成若干对大轮齿廓片体和小轮齿廓片体；获取每个齿廓片体的局部接触力；结合弹性边界元法与赫兹线接触理论，得到每对啮合大小轮齿廓片体的接触变形量及弯曲变形量，进而获得单元片体的啮合刚度；将所有的啮合刚度叠加。本发明相比于现有技术，优化了计算方法，减少了获取单齿啮合刚度的复杂程度。