行星齿轮主要设计理论与分析方法及均载特性综述

行星齿轮传动是机械领域中传递运动和动力的一种重要形式,传动设计问题和行星轮系均载问题是研究行星传动系统的2个重要方面。文章主要从行星齿轮传动的设计理论、传动分析方法、均载特性和行星齿轮实验研究4个方面,综述行星齿轮传动的研究现状。从已有的研究成果来看,国内外学者主要针对已经设计好的行星轮系的传动方案进行分析研究,亟需发展基于主动设计的行星齿轮传动优化方案;而且目前的加工制造已经达到比较高的水平,单纯的采用现有的方法来抑制行星排偏载,已经很难大幅度提高行星齿轮传动性能,亟需探究抑制行星排偏载的新方法。因此,需在吸收和消化已有的行星齿轮传动研发技术基础上,对行星排的偏载抑制方法和多级齿轮传动系统的设计理论进行改进和创新,以适应传动装备向大机型方向发展的趋势,并降低大型齿轮箱的故障率,提高其服役寿命。     

新型CVT无级变速器动力传递机构的设计

详细叙述了一种新型CVT无级变速器动力传动机构的设计。其中推杆和楔型滑块的运动可实现相应的变速;为了使变速器的传动比达到要求,可以在从动轮后加装行星齿轮机构,方案在一定程度上具有可行性。     

一种新型非圆齿轮无级变速传动的运动学分析

针对非圆齿轮在无级变速方面的应用,论述了国内外非圆齿轮无级变速研究的现状,分析了非圆齿轮无级变速传动的数学原理,并介绍了一种新型非圆齿轮无级变速传动装置的设计要点和机构示意图。     

双曲柄环板式针摆行星传动的试验研究

双曲柄环板式针摆行星传动是一种高承载能力和高传动效率的新型传动装置,它有多种结构型式.为了对各种结构型式的双曲柄环板式针摆行星传动技术性能和优缺点有符合实际的深入了解,从中选择了三种主要结构型式,研制出优化设计的样机进行性能试验.着重介绍这三种结构样机性能试验的方法和结果,并对试验结果进行了分析.     

双曲柄环板式针摆行星传动的试验研究

双曲柄环板式针摆行星传动是一种高承载能力和高传动效率的新型传动装置，它有多种结构型式．为了对各种结构型式的双曲柄环板式针摆行星传动技术性能和优缺点有符合实际的深入了解，从中选择了三种主要结构型式，研制出优化设计的样机进行性能试验．着重介绍这三种结构样机性能试验的方法和结果，并对试验结果进行了分析．     

雷克萨斯LS460装备8速自动变速器动力传动分析

雷克萨斯LS460装备8速自动变速器的齿轮传动机构,包括一个双级行星齿轮机构和一个拉维纳式行星齿轮机构的组合,其内齿圈是动力输出端,换挡执行元件包括C1、C2、C3、C4、B1、B2、F1等。分析了8个前进挡和2个倒挡动力传动路线以及各个执行元件的作用。     

新型摆线针轮行星传动装置的试验研究

摆线针轮行星传动是目前应用十分广泛的一种新型齿轮传动.但是.由于我国基础研究和制造工艺的发展不够迅速,所生产的摆线针轮行星减速器多限于中、小型,其性能与国际先进水平相比还有一定的差距.我院机械工程系齿轮研究室经过多年的努力,研究出一种大型摆线针轮行星传动的优化新齿形.本文对大连橡塑机厂按此理论设计制造的新型摆线针轮行星传动装置的性能进行了试验验证.     

运用杠杆法计算汽车行星齿轮变速器的传动比

从运动特性方程推导出不同形式行星齿轮机构的等效杠杆,以输出速度为1个单位做速度线图,使等效杠杆法应用进行传动比计算更为简单明了。并对汽车自动变速器的2种典型行星齿轮机构进行速比分析。     

液压机械无级变速器传动特性分析

通过研究单排行星机构和液压元件的不同组合,提出了适合非道路车辆传动系应用的液压机械无级变速传动方案,并分析了(3+1)段位的分矩-汇速液压机械无级变速器的转速比、功率比和转矩比等传动特性。研究表明:该方案能较好地适应非道路车辆液压机械传动的要求。     

液压机械无级变速器传动特性分析

通过研究单排行星机构和液压元件的不同组合,提出了适合非道路车辆传动系应用的液压机械无级变速传动方案,并分析了(3+1)段位的分矩-汇速液压机械无级变速器的转速比、功率比和转矩比等传动特性.研究表明:该方案能较好地适应非道路车辆液压机械传动的要求.     

高速列车齿轮传动系统谐振分析

利用有限元方法得到高速列车齿轮传动系统时变啮合刚度, 利用傅里叶级数模拟啮合刚度和传动误差, 用多项式拟合齿侧间隙, 建立考虑时变啮合刚度、传动误差与齿侧间隙等多种非线性因素的高速列车斜齿轮传动系统弯扭耦合动力学模型。结合非线性多尺度法, 推导了高速列车齿轮传动系统谐波共振频率因子, 利用数值积分法对齿轮传动系统动力学方程进行求解, 得到了齿轮传动系统的频率响应曲线, 分析了静态载荷、动态载荷与阻尼对系统谐振响应的影响。分析结果表明: 齿轮传动系统中存在多种谐振频率因子, 超谐共振会发生跳跃现象, 谐波振动会引发系统倍频振动。当相对激励频率低于1.00时, 系统波动剧烈。在列车实际运营中应制定合理的运营速度, 以避免谐振的发生。     

渐开线少齿差行星传动啮合点的确定方法

根据齿轮啮合原理，对近几年来某些新型传动装置中采用的渐开线少齿差行星传动的啮合点位置进行了分析研究，提出了相应的确定方法。     

Prius功率分配机构的杠杆模拟方法

介绍了用于行星轮系分析的杠杆模拟法。系统地给出行星轮系向杠杆的转化关系,并用它分析了丰田混合动力系统功率分配机构的效率,最后得到该系统匹配方面的三点结论。     

基于ANSYS-MATLAB联合仿真的大跨铁路悬索桥行车分析

针对大跨铁路悬索桥结构复杂、几何非线性显著的特点开展行车动力分析,提出了一种ANSYS与MATLAB实时交互、联合仿真的列车-轨道-桥梁耦合振动分析方法; 在ANSYS内建立悬索桥和轨道结构精细有限元模型,在MATLAB内基于多刚体动力学理论组装车辆质量、阻尼和刚度矩阵,并将轨道结构动力微分方程系数矩阵导至MATLAB中; 分别建立悬索桥子系统、轨道-车辆子系统的动力微分方程,然后基于异步长策略,以大时间步长在ANSYS内考虑主缆几何刚度,并通过更新结构刚度矩阵来求解悬索桥子系统振动响应,以小时间步长在MATLAB内考虑轮轨空间接触关系,并通过施加轨道不平顺来求解轨道-车辆子系统动力响应,2种计算软件通过实时交换数据实现子系统之间的耦合求解; 通过分析某单跨铁路简支梁桥的实测数据验证了该方法的正确性,并利用该联合仿真方法对主跨为660 m的某铁路悬索桥进行了行车动力计算。分析结果表明：随着车速的提高,桥梁动力响应增大,行车安全性与平稳性趋于恶化; 在车速不大于180 km·h^-1的工况下,该悬索桥能够满足行车安全性要求; 在列车动力荷载作用下,不考虑悬索桥几何刚度会导致跨中竖向位移产生7.4%的计算误差; 考虑几何刚度、不更新桥梁刚度矩阵导致的桥梁与列车响应计算误差均不超过1%,能够满足工程计算精度需求。可见,提出的联合仿真方法可用于大跨柔性铁路桥梁的行车动力分析。     

谐波转矩对高速列车齿轮箱体与牵引电机振动特性的影响

为研究机电耦合作用下齿轮箱体和牵引电机的振动幅值、频谱分布及其随高速列车行驶速度的变化趋势, 分析了三相逆变器输出电压谐波频率分布与牵引电机谐波转矩, 建立了传动系统扭振模型; 基于直接转矩控制理论与车辆系统动力学理论, 搭建了牵引电机控制模型和高速列车多体动力学模型; 通过Simulink和SIMPACK联合仿真平台对比了恒力矩输入与含有谐波转矩的力矩输入模型, 分析了不同速度下牵引电机谐波转矩对高速列车齿轮箱体和牵引电机振动特性的影响。分析结果表明: 当高速列车以250 km·h^-1的速度匀速运行时, 齿轮箱体大齿轮上方纵向振动、小齿轮上方纵向与垂向振动受牵引电机谐波转矩影响显著, 在700 Hz主频处振动加速度幅值显著增大, 该频率恰为牵引电机输出转矩基波频率的6倍; 在谐波转矩的影响下, 牵引电机在52 Hz主频处横向振动加速度幅值增加52.78%, 在49 Hz主频处垂向振动加速度幅值增加18.95%;随着高速列车速度的增加, 齿轮箱体纵向与牵引电机各向振动加速度逐渐增加, 牵引电机谐波转矩对齿轮箱体纵向振动加速度均方根的影响逐渐减小, 在6倍基波频率处, 齿轮箱体小齿轮上方和牵引电机纵向与垂向振动加速度均先增大后减小, 在速度为250 km·h^-1时达到极大值, 且齿轮箱体和牵引电机的垂向振动受6倍基波频率谐波转矩的影响比纵向振动更为明显, 而其横向振动特性几乎不受谐波转矩的影响。     

重大疫情下的列车动态编组与调度

为了降低疫情大爆发背景下旅客在乘坐城市轨道交通出行的过程中感染疾病的风险, 以列车编组与调度为研究对象, 提出重大疫情下基于虚拟编组的列车动态编组与调度方法; 为了提高城市轨道交通列车编组与调度的灵活性, 应用虚拟编组技术对城市轨道交通列车进行编组; 建立了基于客流的列车动态编组非线性规划模型, 对城市轨道交通列车的调度进行优化, 以提高城市轨道交通的运输效率, 降低车站人员密度, 进而降低疾病的感染风险; 应用改进的Wells-Riley模型进行感染分析; 应用基于社会力的行人运动模型对改进的Wells-Riley模型中的相关参数进行计算, 用于分析虚拟编组动态调度下旅客地铁出行全过程的感染风险; 使用MATLAB对虚拟编组制式下的传染概率进行仿真并与传统制式下的传染概率进行对比。研究结果表明; 虚拟编组技术可以显著提高城市轨道交通列车运输效率, 可将列车间追踪时间间隔缩短至34.6 s, 基于虚拟编组的列车动态编组与调度方法可以有效降低旅客的感染风险, 在相同条件下应用所提方法旅客的感染风险仅为传统方式的85.1%, 在车厢和通道中的感染风险分别为传统方式的50.0%和8.7%。如果将提出的方法配合错峰出行和客流控制及进站防疫检测等措施, 可以进一步降低旅客的感染风险。     

液力变矩器的闭锁控制

以某型号工程车辆为研究对象, 针对其工况特点, 以闭锁控制原理为基础, 计算并选择在不同油门开度下的常用闭锁点。以油门开度和涡轮转速为基础, 以制动信号、档位信号和冷却水温度信号为辅助, 设计了多参数闭锁控制策略, 并建立了相应的闭锁流程。运用MATLAB/Simulink软件建立了由闭锁控制模型、发动机模型、液力变矩器模型、液力变矩器输出模型、变速箱模型和外界阻力模型组成的整车模型, 并对整车模型进行仿真。仿真结果表明: 闭锁信号能对水温与档位信号做出正确响应, 车辆在设定的闭锁点处实现闭锁; 闭锁控制模型符合制定的闭锁控制策略, 且其传动系统的输出模型符合实际工况, 为车辆的闭锁控制提供了理论依据, 也为车辆传动效率的提高与车辆节能减排提供了一种新方案。     

轨道交通牵引动力传动系统动力学研究综述

为了提升轨道车辆牵引动力传动系统的动态服役性能,保障服役可靠性与安全性,分析了牵引动力传动系统的动力学研究现状与发展趋势,研究了齿轮动力学、滚动轴承动力学和机电耦合效应的分析理论与研究方法,探讨了其未来的研究重点和发展方向。研究结果表明：在牵引动力传动系统动力学研究中,主要采用集总参数法进行耦合动力学建模,重点考虑齿轮时变啮合刚度和轮轨激扰等动态激励,分析齿轮传动与车辆系统的耦合振动特性;在轨道机车车辆滚动轴承动力学研究中,主要分析了轴箱轴承、电机轴承、电机抱轴承、齿轮箱轴承4种不同滚动轴承的动态特性;正在逐步深入开展基于转子动力学和机电耦合效应的机车牵引电机控制策略、谐波转矩抑制、故障激励机理及特征的研究;牵引电机、齿轮传动、轴承等关键部件的研究相对独立,未充分考虑彼此间的动态耦合关系,尚未揭示动力学相互作用机制;在前期研究基础上,今后重点关注的主要研究方向是进一步考虑整车服役环境影响,深入研究牵引动力传动系统关键零部件的动态特性、载荷识别、疲劳寿命、故障机理、故障诊断、性能演变规律与状态监测,探索新型牵引动力传动系统动力学特性。     

基于ADINA分动器输出轴齿轮的固—液耦合分析

以智能四驱车辆分动器的输出轴齿轮及对其润滑的流体润滑油为对象,基于ADINA软件建立三维齿轮结构和流体模型,并对齿轮在转动过程中润滑油流体的耦合进行了分析。以FSI计算结果为基础,应用分离法,分析了齿轮在转动过程中润滑油流体的流动趋势及位移、速度变化趋势。结果表明:齿轮在转动过程中流体会形成一定的湍流,且齿附近的位移及速度有一定的变化。     

Rigid-flex coupling modeling and simulation on multistage gear transmission system

As multistage gear transmission systems are complex and precise, the flexibility of shaft can influence the dynamic response of system. In order to study dynamic response of the system, we build the rigid model of gear system and the finite element model of the gear shaft. The rigid-flex coupling model is established with the virtual prototype technology, and a contrast between rigid model and rigid-flex coupling model is constructed.With these methods, the dynamic responses with different rotation speeds and different loading magnitudes are examined. We also analyze the influence of shaft flexibility, rotation speeds and loading magnitudes on the vibration characteristics of gear transmission systems.