舰用大功率二级斜齿轮传动的振动分析

采用计算机模拟方法对舰用大功率二级斜齿轮传动的振动进行分析研究.在研究单级斜齿轮传动振动中,建立了齿面坐标系,引入了局部啮合刚度的概念,给出了在齿轮啮合过程中单齿啮合刚度和总啮合刚度的一般计算公式.对加工、安装误差引起的激振力,则采用刚度加权法进行处理.在单级斜齿轮传动振动模型的基础上,建立了两级十二自由度的斜齿轮传动振动模型.在模型中进行了线性化处理,用RungeKutta法进行方程的求解,并比较了计算结果与实验结果.     

修形斜齿轮啮合线振动加速度数值分析和试验验证

本文建立斜齿轮弯曲-扭转-轴向耦合振动分析模型，在模型中考虑齿廓修形和齿向修形，利用数值分析确定斜齿轮啮合线方向的振动加速度。并且，对斜齿轮进行修形加工，建立斜齿轮功率封闭振动测试试验台，利用光栅传感器测试斜齿轮啮合线方向的振动加速度值。结果表明，本文建立的弯曲-扭转-轴向耦合振动分析模型预测的斜齿轮啮合线振动加速度和试验测试的结果趋势一致；修形后，试验斜齿轮的振动加速度均方根值较未修形斜齿轮降低了55.3%。通过齿廓和齿向修形，斜齿轮传动的振动幅度大幅降低。     

船用两级双排斜齿行星齿轮系统动力学方程的建立

单级行星传动的动力学模型及方程已有很多学者研究,但大型船舶中应用的两级双排斜齿行星传动动力学方程的研究还未见报导,为此文章建立了两级双排斜齿行星齿轮系统的弯扭耦合动力学计算模型,并计及啮合刚度、啮合综合误差、阻尼等影响因素;确定了第一级星形轮系和第二级行星轮系的弹性变形协调条件;对各个子结构进行力学模型的建立,并将变形协调条件代入各子结构力学方程,从而得到了整个系统完整、实用的动力学方程。     

考虑耦合与刚度影响的齿轮传动系统分析

模态分析是了解各类振动的有效途径之一。为分析某齿轮传动系统的振动特性,建立齿轮—转子系统的多级传动有限元模型,对齿轮传动系统的模态特性进行分析,并综合考虑系统耦合及刚度对系统模态产生的影响。仿真结果表明,当齿轮系统耦合时,模态将以成对出现的形式在单级传动的基础上发生改变,并会产生新模态。通过改变齿轮啮合刚度与轴承支撑刚度,得到不同刚度影响下各阶模态的变化规律,为齿轮系统提升减振降噪性能提供参考。     

修形斜齿轮啮合线振动加速度数值分析和试验验证

本文建立斜齿轮弯曲-扭转-轴向耦合振动分析模型,在模型中考虑齿廓修形和齿向修形,利用数值分析确定斜齿轮啮合线方向的振动加速度。并且,对斜齿轮进行修形加工,建立斜齿轮功率封闭振动测试试验台,利用光栅传感器测试斜齿轮啮合线方向的振动加速度值。结果表明,本文建立的弯曲-扭转-轴向耦合振动分析模型预测的斜齿轮啮合线振动加速度和试验测试的结果趋势一致;修形后,试验斜齿轮的振动加速度均方根值较未修形斜齿轮降低了55.3%。通过齿廓和齿向修形,斜齿轮传动的振动幅度大幅降低。     

二级斜齿圆柱齿轮转子系统的振动特性分析

文章针对二级斜齿圆柱齿轮减速传动,建立了一个包含时变啮合刚度、齿轮侧隙、齿轮偏心、轴承刚度、轴弯扭刚度和动态传递误差的42个自由度斜齿轮转子耦合传动系统,利用Runge-Kutta法对系统方程进行了求解,分析了输入转速、输入转矩和齿轮螺旋角变化对系统动态特性的影响。研究结果表明:由于存在陀螺效应,齿轮转子系统的高频模态频率随转速变化较大,螺旋角增大会导致模态频率减小,高速传动中轮齿啮合力较大,而且在高速传动中或者较小外载荷作用时齿轮转子更易出现脱齿和背冲现象。     

大功率海上风电机组传动链固有频率计算分析

以某大功率海上风力发电机组传动链为研究对象，考虑了斜齿轮螺旋角、压力角、行星轮相位角、齿轮啮合刚度和轴承支撑刚度等因素，采用集中参数法建立传动链的多体动力学模型，通过对模型进行模态分析，获得传动链固有频率，并对计算结果进行对比验证。研究结果表明：采用集中参数法建立传动链模型可以计算出系统的固有频率，并通过与SIMPACK多体动力学软件仿真模型计算结果对比，发现两者计算结果具有很大一致性，表明所建立的集中参数模型可以用来计算传动链固有频率。     

船用齿轮传动装置声振特性分析

为研究船舶齿轮啮合声振特性,本文以某船用齿轮为研究对象,建立齿轮啮合噪声模型,同时考虑齿轮啮合刚度、啮合间隙、轴承支座弹性刚度等因素,建立齿轮啮合动力学模型。在计算过程中,采用刚柔耦合动力学计算方法对齿轮啮合动力学响应进行计算。将齿轮啮合动力学响应与噪声分析模型相结合,可有效得出齿轮啮合过程中的声振特性,为船舶结构设计提供参考。     

舰船用两级行星传动系统的固有频率啮合刚度敏感度分析

国内外的学者只对单级行星齿轮传动系统的固有频率参数敏感度进行了研究,而两级人字齿行星传动系统的固有频率参数敏感度研究还未见报导.文中针对大型舰船机械装置中常用的两级人字齿行星齿轮系统,进行了固有频率的参数敏感度分析,主要研究了各啮合刚度的变化对系统固有频率的影响.首先,利用两级人字齿行星传动的振动模态特性,对敏感度的计算公式进行了简化,并建立了敏感度与模态应变能的关系,通过应变能的变化就可以确定各振动模态中固有频率的参数敏感度,从而为减小振动和结构优化设计提供重要的参考.     

舰船用两级行星传动系统的固有频率啮合刚度敏感度分析

国内外的学者只对单级行星齿轮传动系统的固有频率参数敏感度进行了研究,而两级人字齿行星传动系统的固有频率参数敏感度研究还未见报导。文中针对大型舰船机械装置中常用的两级人字齿行星齿轮系统,进行了固有频率的参数敏感度分析,主要研究了各啮合刚度的变化对系统固有频率的影响。首先,利用两级人字齿行星传动的振动模态特性,对敏感度的计算公式进行了简化,并建立了敏感度与模态应变能的关系,通过应变能的变化就可以确定各振动模态中固有频率的参数敏感度,从而为减小振动和结构优化设计提供重要的参考。     

舰船用齿轮传动啮合刚度及动态性能研究

舰船用齿轮副由于具有特殊的性能要求,其结构上也与通用机械齿轮副有所不同。文章以齿轮接触线长度变化代替齿轮瞬时啮合刚度的变化,利用傅立叶级数的形式计算舰船用宽斜齿轮副的啮合刚度,并分析单自由度扭转振动系统在时变啮合刚度及齿轮副误差激励作用下系统的动态特性。     

考虑可变刚度的CST齿轮传动刚柔耦合动力学研究

可控软启动齿轮传动系统的稳定运行能够有效保障船用电机启动的安全运行。为提高可变刚度对可控软启动齿轮传动性能的效果,以齿轮传动系统作为研究对象,应用ADAMS仿真软件建立刚柔耦合模型,并进行动力学特性分析。获得各级传动角速度曲线,将刚性体与柔性体角速度曲线进行对比,可以看出柔性化后曲线产生明显波动,刚柔耦合仿真结果与理论计算误差范围在5%以内,验证了模型的正确性。齿轮时变啮合刚度对传动系统的影响较大,通过改变不同的啮合刚度,齿轮啮合力波动明显,局部陡峭曲线的出现频率增加。     

考虑可变刚度的CST齿轮传动刚柔耦合动力学研究

可控软启动齿轮传动系统的稳定运行能够有效保障船用电机启动的安全运行.为提高可变刚度对可控软启动齿轮传动性能的效果,以齿轮传动系统作为研究对象,应用ADAMS仿真软件建立刚柔耦合模型,并进行动力学特性分析.获得各级传动角速度曲线,将刚性体与柔性体角速度曲线进行对比,可以看出柔性化后曲线产生明显波动,刚柔耦合仿真结果与理论计算误差范围在5%以内,验证了模型的正确性.齿轮时变啮合刚度对传动系统的影响较大,通过改变不同的啮合刚度,齿轮啮合力波动明显,局部陡峭曲线的出现频率增加.     

三峡升船机减速器齿面磨损对其振动特性的影响分析

减速器运行过程中啮合作用会使齿轮齿面发生磨损,影响其齿间间隙和内部激励,最终改变齿面的振动特性。文章通过建立三峡升船机减速器中齿轮与轴未磨损及多种磨损程度的模型,综合考虑并计算时变啮合刚度、齿轮传动误差及啮合冲击力等内部激励参数,研究磨损程度对减速器振动特性的影响。结果表明:随着磨损程度的增大,齿轮在啮频及其倍频处的幅值逐渐增大,以输入啮频处增长幅值最为明显,且齿面磨损程度越大,振动幅值增值越大,研究结果可为三峡升船机后续的减速器运营维护提供参考。     

功率双分支齿轮系统动力学特性研究

文章介绍了功率双分支二级齿轮系统弯扭耦合动力学模型的建立过程,模型考虑了时变啮合刚度、滑动轴承油膜刚度、阻尼、随机轮齿误差和安装偏心误差等因素。通过研究系统固有频率和振型特点,发现系统的振动模式可分为扭转振动模式和横向振动模式两种形式。用傅里叶级数法对系统动力学方程进行了求解,得到了两级齿轮副的动态啮合力历程。考虑随机轮齿误差后,齿轮副在各啮合周期的动载荷会有所差异,更符合齿轮的实际制造情况。齿轮轴的安装偏心误差和两级间连接轴的刚度对系统的振动和均载性能都有较大影响。     

大功率海上风电机组传动链的固有频率计算

以某大功率海上风力发电机组的传动链为研究对象,考虑斜齿轮螺旋角、压力角、行星轮相位角、齿轮啮合刚度和轴承支撑刚度等因素,采用集中参数法建立传动链的多体动力学模型,通过对模型进行模态分析,获得传动链固有频率,并对计算结果进行对比验证,结果表明采用集中参数法建立传动链模型可以计算出系统的固有频率。与SIMPACK多体动力学软件仿真模型计算结果进行对比,发现两者的计算结果具有很大一致性,这表明所建立的集中参数模型可以用来计算传动链固有频率。     

船用齿轮箱状态评估的技术研究

当齿轮发生齿面磨损、轮齿断裂、点蚀等破坏时,会使得机械整体性能迅速下降。因此有必要时刻监视齿轮传动工况,并构建相应的理论对其振动信号进行分析并准确预报其工作状况,保证结构的正常工作。为实现对齿轮故障进行诊断,本文首先建立齿轮啮合动力学模型,并结合测试技术获得啮合振动加速度曲线,通过窗函数过滤的方法获得振动加速度曲线的频率特性。建立齿轮啮合振动加速度隶属度模型,并与其频率特性进行匹配。结果表明,该方法能够有效实现对齿轮啮合工作状态的诊断。     

考虑热变形的斜齿轮三维修形研究

建立斜齿轮齿面温度场有限元模型,分析齿面温度分布及热变形量。对实际的修形齿面进行承载接触分析,并利用遗传算法优化修形参数,然后考虑有限元计算的热变形量,确定新的修形方案。最后,通过齿轮性能试验验证修形效果良好。结果表明,修形方案很大程度上降低齿轮传动过程中产生的振动和噪音,修形后齿轮传动误差幅值降低了47.08%,而啮合线方向加速度幅值降低了70.35%。基于齿轮热弹变形的修形方法对提高齿轮系统的稳定性具有重要意义。     

传动齿轮箱体的振动模态分析

齿轮传动装置是舰船的主要振动和噪声源之一,本文在建立传动齿轮箱体模态试验的理论模型和试验模型后,采用移动锤击法采集各点的冲击数据和响应数据.用最小二乘复指数法识别出箱体的模态参数,并与有限元计算结果进行了对比分析,证明本文所采用的研究齿轮传动箱振动模态的方法是行之有效的.     

考虑中心距变化的船用人字齿轮啮合动力学特性分析

人字齿轮在舰船传动系统中有着广泛的应用,本文为研究中心距变化对人字齿轮啮合动力学特性的影响,建立齿轮啮合的动力学模型,理论分析了中心距对齿轮啮合刚度以及啮合重合度的影响,利用ADAMS动力学分析软件对人字齿轮进行了啮合动力学特性分析。结果表明,在标准啮合的基础上增加啮合中心距,啮合重合度及啮合刚度都随之减小,啮合冲击随之增大,啮合频率的高次谐波分量幅值增加,增大了齿轮系统发生共振的风险,中心距相较于标准值有微小变化就会带来较大的啮合冲击激励。