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考虑几何偏心的斜齿轮耦合转子系统振动响应分析

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航空动力学报 2013年第1期28卷 16-24页

作者：马辉王奇斌黄婧张义民重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

以一个2对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差、齿轮几何偏心等因素的影响,建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型,并将其与转子系统有限元模型进行耦合,建立了平行轴系齿轮转子系统的有限元模型,其中转子系统采... 详细信息

以一个2对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差、齿轮几何偏心等因素的影响,建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型,并将其与转子系统有限元模型进行耦合,建立了平行轴系齿轮转子系统的有限元模型,其中转子系统采用梁单元来模拟,齿轮之间的啮合通过啮合刚度矩阵和阻尼矩阵来模拟,最后分析了静态传递误差、转子质量不平衡、齿轮几何偏心以及三者耦合对系统动力学特性的影响.研究结果表明:齿轮几何偏心对啮合力有很大影响,其作用相当于一个扭矩作用于齿轮.

关键词：斜齿轮转子系统齿轮几何偏心有限元振动响应

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齿向修形直齿轮系统动力学特性分析

振动工程学报 2016年第1期29卷 61-68页

作者：王奇斌张义民西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

研究了直齿轮齿向修形对齿轮系统振动特性的影响。首先考虑直齿轮齿向修形偏差,将轮齿沿轴向离散成若干宽度相等的薄片,建立了齿轮副啮合刚度模型。然后以一对直齿轮副为例,分别使用有限元法和本文方法分析了齿轮副啮合刚度,结果表明所... 详细信息

研究了直齿轮齿向修形对齿轮系统振动特性的影响。首先考虑直齿轮齿向修形偏差,将轮齿沿轴向离散成若干宽度相等的薄片,建立了齿轮副啮合刚度模型。然后以一对直齿轮副为例,分别使用有限元法和本文方法分析了齿轮副啮合刚度,结果表明所提方法能够快速准确求解齿向修形直齿轮副的啮合刚度。最后建立齿轮系统有限元模型,分析了齿向修形对系统固有特性、振动响应特性的影响。研究结果表明:齿向修形降低了齿轮副啮合刚度,考虑齿向修形后齿轮系统弯扭耦合固有频率减小,齿轮系统响应的共振峰出现了偏移。研究结果可为齿向修形齿轮的动态响应计算和结构设计提供理论依据。

关键词：直齿轮齿向修形啮合刚度模型有限元模型振动特性

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不同自由度耦合斜齿轮转子系统的振动特性

振动．测试与诊断 2014年第4期34卷 650-657,775页

作者：马辉王奇斌黄婧张义民东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差和齿轮几何偏心等因素的影响,建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型。将其与转子系统有限元模型进行耦合,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型。转子系统采用梁... 详细信息

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差和齿轮几何偏心等因素的影响,建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型。将其与转子系统有限元模型进行耦合,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型。转子系统采用梁单元模拟,齿轮之间的啮合通过啮合刚度矩阵和阻尼矩阵模拟,并分析了不同自由度耦合下系统的固有特性和振动响应特性。研究结果表明,考虑弯扭耦合和弯扭轴摆耦合会产生较多的弯扭耦合频率,响应计算结果出现的峰值点均对应系统的固有频率,而考虑弯扭轴摆耦合可以更好地表征系统的不同自由度的耦合振动情况。此研究结果可为齿轮耦合转子系统设计提供参考。

关键词：斜齿轮转子系统不同自由度耦合振动特性

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斜齿轮耦合转子系统动力学特性研究

斜齿轮耦合转子系统动力学特性研究

作者：王奇斌东北大学

学位级别：硕士

齿轮转子系统是各种机器和机械设备中应用最广泛的动力和运动传递装置之一,其力学性能和工作性能对整个机器有重要影响。由于齿轮的啮合作用,齿轮轴系的振动特性与简单转子系统有着根本的区别,突出特征为系统各轴间的弯扭耦合振动,对于... 详细信息

齿轮转子系统是各种机器和机械设备中应用最广泛的动力和运动传递装置之一,其力学性能和工作性能对整个机器有重要影响。由于齿轮的啮合作用,齿轮轴系的振动特性与简单转子系统有着根本的区别,突出特征为系统各轴间的弯扭耦合振动,对于斜齿轮还存在弯扭轴摆耦合振动。如果不考虑耦合振动的影响,不仅造成计算精度低,而且容易丢失一些重要信息,如模态耦合派生的新频率,扭转激励激发的横向响应等。因此,应从系统的角度对齿轮耦合转子系统进行研究。本文以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差、齿轮几何偏心的影响建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型,并考虑转子系统的影响,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型。从固有特性和动力学响应两方面对系统进行了分析,主要内容包括以下几个方面：(1)本文以斜齿圆柱齿轮系统为研究对象,考虑齿轮静态传递误差、齿轮几何偏心、输入输出转矩等因素,建立了全自由度通用平行轴齿轮动力学啮合模型。(2)考虑转子系统的影响,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型。并对系统进行弯扭轴摆耦合固有特性分析。(3)为了判断系统的各阶主导模态、主导轴,更好的预测转子系统结构的失效部位、失效性质和实现结构在动力特性上的优化设计,本文提出使用模态应变能和模态应变能密度定量的识别转子系统主导模态和主导轴。并与定性识别的模态振型进行对比,证明了本文提出方法的正确性。(4)分析了多种参数对系统固有特性的影响。1)不同自由度下齿轮耦合;2)不同的主动轴、主动轴的转向、齿轮的旋向;3)齿轮的啮合刚度、安装角、螺旋角、方位角等因素。(5)基于API617标准分析了齿轮转子系统在定转速、变转速下的不平衡响应。结果表明在转速范围内,系统响应没有出现峰值,幅值也小于API617标准,因此系统在此范围内运行是安全可靠的。(6)通过建立齿轮几何偏心的系统动力学方程,分析了齿轮偏心对系统不平衡响应的影响。最后,分析了齿轮偏心量对系统响应的影响。(7)基于ANSYS软件建立了齿轮的有限元啮合模型。通过接触分析求得多种载荷下齿轮静态传递误差。然后考虑静态传递误差,对系统进行了动力学响应分析。最后,分析了多种载荷下齿轮传递误差的系统动力学响应。本文针对斜齿轮转子系统展开动力学特性的研究,通过大量数值计算得出动态特性的相应结果,为进一步的理论研究和高性能齿轮转子系统的设计提供理论基础。

关键词：斜齿轮齿轮转子系统动力学特性模态应变能弯扭轴摆耦合静态传递误差

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斜齿轮–平行轴转子系统模态耦合特性分析

中国电机工程学报 2012年第29期32卷 131-136+1页

作者：马辉朱丽莎王奇斌张义民机械传动国家重点实验室(重庆大学) 东北大学机械工程与自动化学院

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差、齿轮几何偏心的影响建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型,并考虑转子系统的影响,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型,其中转子系统采用梁单元来模拟,齿轮之... 详细信息

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差、齿轮几何偏心的影响建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型,并考虑转子系统的影响,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型,其中转子系统采用梁单元来模拟,齿轮之间的耦合作用通过啮合刚度矩阵和阻尼矩阵来模拟。通过修改啮合刚度矩阵研究了无耦合、单轴弯扭轴摆耦合、轴系弯弯耦合、轴系扭扭耦合、轴系弯扭耦合、轴系弯扭轴摆耦合的系统模态变化规律,采用模态应变能确定了系统各阶主导模态,研究结果可为齿轮及转子系统设计提供参考。

关键词：斜齿轮转子系统模态耦合平行轴

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基于多源域深度迁移学习的机械故障诊断

振动与冲击 2022年第9期41卷 32-40页

作者：杨胜康孔宪光王奇斌程涵李中权西安电子科技大学机电工程学院西安710071 上海杭和智能科技有限公司上海201111

针对不同工况下的机械故障诊断问题,迁移学习方法相比于深度学习具有明显的成效,单源域迁移故障诊断仍会出现负迁移和模型泛化能力差的问题。因此,本文提出一种基于多源域深度迁移学习的机械故障诊断方法。首先,进行锚适配器的构建,获... 详细信息

针对不同工况下的机械故障诊断问题,迁移学习方法相比于深度学习具有明显的成效,单源域迁移故障诊断仍会出现负迁移和模型泛化能力差的问题。因此,本文提出一种基于多源域深度迁移学习的机械故障诊断方法。首先,进行锚适配器的构建,获得多源域-目标域适配器数据对。其次,建立基于深度域适应的迁移学习网络模型获得每个数据对的分类器与预测结果。最后,采用加权集成的方式进行分类器集成,用于最终的故障诊断识别。所提方法充分集成多源域故障特征信息,提取域不变特征,避免负迁移的问题,提高模型的泛化能力。通过一个滚动轴承数据来验证提出方法的性能,结果表明,多工况迁移故障诊断分类精度明显高于其中任意单一工况迁移,最高可提高8.78%,与其他方法相比,所提方法具有较好的精度和泛化能力。

关键词：故障诊断多源域迁移学习锚适配器集成深度神经网络

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基于切片耦合理论的斜齿轮时变啮合刚度分析

振动与冲击 2022年第10期41卷 66-71,80页

作者：朱丽莎王奇斌栾晓刚袁聪张义民肇庆学院机械与汽车工程学院广东肇庆526061 西安电子科技大学机电工程学院西安710071 金象传动设备股份有限公司江苏淮安223001 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

面向斜齿轮时变啮合刚度(time varying meshing stiffness,TVMS)精确求解问题,提出基于切片思想及切片耦合理论的斜齿轮啮合刚度计算方法。将斜齿轮沿齿宽方向等效为若干切片,每个切片等效为直齿轮,切片耦合作用等效为弹簧模型;设计了... 详细信息

面向斜齿轮时变啮合刚度(time varying meshing stiffness,TVMS)精确求解问题,提出基于切片思想及切片耦合理论的斜齿轮啮合刚度计算方法。将斜齿轮沿齿宽方向等效为若干切片,每个切片等效为直齿轮,切片耦合作用等效为弹簧模型;设计了一种数值求解方法计算斜齿轮时变啮合刚度;然后,以一对斜齿轮副为例,分别使用有限元法、切片耦合法、切片无耦合法分析了斜齿轮时变啮合刚度。结果表明,切片耦合斜齿轮时变啮合刚度模型能够准确地模拟仿真斜齿轮时变啮合刚度特性,而切片无耦合斜齿轮时变啮合刚度模型在双齿过渡区不能准确地模拟斜齿轮啮合刚度。

关键词：斜齿轮时变啮合刚度(TVMS) 切片法切片耦合

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变位直齿轮副齿顶修形参数设计

工程力学 2018年第7期35卷 243-248,256页

作者：孙衍宁马辉冯盟蛟李占伟王奇斌东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

该文以变位直齿轮副的齿顶修形为研究对象,考虑齿轮啮合的非线性接触、修正基体刚度以及延长啮合的影响,建立了考虑齿顶修形的变位直齿轮副时变啮合刚度解析模型,并通过有限元方法验证了该模型的正确性;以对刚度进行快速傅里叶变换(FFT... 详细信息

该文以变位直齿轮副的齿顶修形为研究对象,考虑齿轮啮合的非线性接触、修正基体刚度以及延长啮合的影响,建立了考虑齿顶修形的变位直齿轮副时变啮合刚度解析模型,并通过有限元方法验证了该模型的正确性;以对刚度进行快速傅里叶变换(FFT)得到的前五阶幅值之和最小为设计目标,获得了齿顶修形的最优参数范围,并通过有限元模型进行应力分析,反证了该范围的正确性。研究结果表明:基于啮合刚度FFT前5阶幅值之和最小的设计方法可以更为高效地计算并锁定最优修形参数的范围,通过有限元进行应力分析可进一步验证齿顶修形的最优参数;齿轮齿顶修形后,刚度谐波量和应力均明显减小,有助于降低齿轮系统的振动和噪声。研究结果可为变位直齿轮副齿顶修形设计提供理论方法与依据。

关键词：直齿轮副齿顶修形变位修正时变啮合刚度参数设计

基于切片耦合的齿向误差直齿轮时变啮合特性分析

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基于切片耦合的齿向误差直齿轮时变啮合特性分析