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图学学报 2012年第6期33卷 130-135页

作者：钱学毅吴双武夷学院电子工程系福建武夷山354300 浙江经贸职业技术学院应用工程系浙江杭州310018

依据齿轮啮合动态激励基本原理和弹性流体动力润滑理论,建立同时追求齿轮啮合时变刚度激励最小、齿间最小油膜厚度最大(倒数最小)及齿轮传动总体积最小的约束多目标优化设计数学模型。对现有的用于两目标优化设计的粒子群优化方法加以改... 详细信息

依据齿轮啮合动态激励基本原理和弹性流体动力润滑理论,建立同时追求齿轮啮合时变刚度激励最小、齿间最小油膜厚度最大(倒数最小)及齿轮传动总体积最小的约束多目标优化设计数学模型。对现有的用于两目标优化设计的粒子群优化方法加以改进,给出了约束3目标优化设计方法。利用Matlab编制优化程序,并对范例进行分析计算。优化过程及结果表明,采用较多的齿数,在小于1的范围内采用较大的正变位系数,适度采用较大的压力角可以增大轮齿啮合综合刚度谱图中基频谐波的幅值,有效地提高齿轮传动系统抵抗内部激励振动的能力及性价比。

关键词：齿轮啮合时变刚度齿间最小油膜厚度约束3目标优化设计

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考虑齿轮变刚度的轧机主传动系统动力学研究

考虑齿轮变刚度的轧机主传动系统动力学研究

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作者：冷振华东北大学

学位级别：硕士

轧机是轧钢生产的关键设备,轧机的主传动系统是实现轧制顺利进行的动力源。随着工业技术的发展,轧制设备继续向着大型化、高速化、自动化和高精度方向发展。于此同时,由咬钢冲击产生瞬态扭转振动引起的事故频繁发生。深入开展对轧机主... 详细信息

轧机是轧钢生产的关键设备,轧机的主传动系统是实现轧制顺利进行的动力源。随着工业技术的发展,轧制设备继续向着大型化、高速化、自动化和高精度方向发展。于此同时,由咬钢冲击产生瞬态扭转振动引起的事故频繁发生。深入开展对轧机主传动系统的动力特性研究,对于提高轧机生产能力,保证安全生产和提高产品质量都有重要意义。本文结合国内外轧机主传动系统的扭振理论研究,以某钢厂1580 F2轧机主传动系统为对象进行研究,建立了忽略和考虑齿轮啮合时变刚度的主传动系统的动力学模型,把主传动系统抽象成“集中参数系统”,将物理模型简化为无变形的刚性惯量和无惯量的弹性元件,用集中参数法建立了扭振的数学模型。对齿轮的啮合时变刚度按啮合频率进行傅立叶展开,计算出系统扭振的固有频率和主振型,证实本轧机的动力设计是合理的。利用MATLAB软件中的龙格-库塔数值计算技术,求解两种轧机动力学模型在咬入过程中轴段上的动态扭矩响应,得到两种模型下不同咬入时间时的联接轴和上主轴的动态扭矩图,求出扭矩放大系数（TAF）,并分别研究分析了齿轮时变刚度、齿轮误差、咬入时间、轧机阻尼比和轧制力矩对主传动系统动力学特性的影响。针对1580F2轧机主传动系统扭振问题进行的研究,对控制主传动系统扭振,减小事故发生,改善轧机工作过程的稳定性,保证工厂生产的顺利进行等方面具有一定的工程指导意义和学术意义。

关键词：主传动系统扭振固有频率齿轮啮合时变刚度扭矩放大系数齿轮误差阻尼

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基于轮齿刚度有限元分析的轧机主传动振动计算

基于轮齿刚度有限元分析的轧机主传动振动计算

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作者：刘代伟东北大学

学位级别：硕士

轧机是轧制钢材的主要设备,它是工业发展的基础。随着钢铁工业的发展,轧机的生产任务不断加重,传统的静力学理论设计方法已经变得不可靠了,轧机传动的扭振不仅影响轧件的表面质量,而且降低了传动系统的疲劳寿命,直接威胁着设备的安全。... 详细信息

轧机是轧制钢材的主要设备,它是工业发展的基础。随着钢铁工业的发展,轧机的生产任务不断加重,传统的静力学理论设计方法已经变得不可靠了,轧机传动的扭振不仅影响轧件的表面质量,而且降低了传动系统的疲劳寿命,直接威胁着设备的安全。本文以轧机振动理论和齿轮系统动力学理论为基础,针对某钢铁公司1580F2轧机主传动系统动态特性进行研究。建立轴盘—转子系统动力学模型,把连续的系统转变成离散的系统,并利用拉格朗日法建立数学模型。轮齿时变刚度是一个重要的系统参数,因此主要考虑轧机主传动系统减速器齿轮的时变啮合刚度和间隙对系统振动影响。在轮齿时变刚度计算中,根据轧机齿轮参数,利用Pro/E软件系统平台,建立参数化的轮齿三维接触模型,利用ANSYS有限元分析软件完成接触分析,求得轮齿时变啮合刚度。在轧机主减速器齿轮振动计算中,分别建立不包含轮齿时变刚度和间隙的力学模型和包含轮齿啮合刚度的力学模型等两个计算模型,利用MATLAB软件编写轧机主传动系统振动的计算程序。利用该程序计算分析主传动系统振动的特性。最后利用相关数学方法和MATLAB软件求解两种轧机力学模型的咬钢过程中各轴段动态扭矩响应,通过改变参数求解不同参数下的轧机上主轴、联接轴的扭转振动力矩并计算出扭矩放大系数。通过结果数据的对比分析,考虑轮齿时变刚度和间隙时,轧机的振动特性明显发生变化,扭矩放大系数也相应增大;增加轧件的咬入时间会使轧机的振动力矩有所降低;同时齿轮误差也影响轧机系统的振动,误差量越大,系统振动力矩幅度越大;考虑阻尼时,系统的振动幅值会不断降低最后趋于平稳。

关键词：轧机主传动系统有限元法齿轮啮合时变刚度动态响应扭矩放大系数

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基于刚柔耦合的直齿轮齿根存在裂纹的平行轴齿轮箱动力学响应分析研究

基于刚柔耦合的直齿轮齿根存在裂纹的平行轴齿轮箱动力学响应分析...

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作者：武海锋内蒙古科技大学

学位级别：硕士

齿轮箱作为一种重要的动力传达设备,其本身有着传动效率高、传递误差小、受载能力强等优点。目前,大到航空航天、机械制造工业、农业生产,小到交通工具、日常家电设备,都与其有着紧密的联系,并被诸多领域广泛应用。同时随着科学技术的进... 详细信息

齿轮箱作为一种重要的动力传达设备,其本身有着传动效率高、传递误差小、受载能力强等优点。目前,大到航空航天、机械制造工业、农业生产,小到交通工具、日常家电设备,都与其有着紧密的联系,并被诸多领域广泛应用。同时随着科学技术的进步,生产水平的不断提高,齿轮箱也越来越向高速、复杂工况、重载方向发展,这对齿轮箱的设计发展提出了更高要求。在实际生产过程中,齿轮箱往往由于工况复杂、频繁承受冲击载荷等原因,齿轮往往经过磨损——早期齿根裂纹——齿根裂纹扩展——轮齿断裂故障过程。严重影响齿轮箱稳定运行和生产安全,那么当齿轮出现早期齿根裂纹的过程中,其力学特性有何变化,如何有效监测在齿根裂纹故障存在时齿轮箱体振动响应变化态势,成为齿轮箱故障诊断研究的主要方向。本文主要采用数值建模分析、有限元模态分析、动力学理论分析、实验分析等手段,以美国Spectra Quest公司提供的齿轮箱动力学模型实验台中的平行轴齿轮箱系统为研究对象,对其进行了含齿根裂纹的齿轮时变啮合刚度仿真、齿轮箱系统模态分析、含齿根裂纹的齿轮箱刚柔耦合动力学分析以及齿根裂纹对箱体振动的影响分析与振动信号特征值的提取分析研究,通过仿真模拟以及实验分析对齿轮箱动力学特性和故障特征进行了分析和验证。本文做了如下工作:(1)齿轮时变啮合刚度分析仿真。根据材料力学建立的简化不均匀悬臂梁,应用MATLAB数值分析软件,分析了齿轮啮合过程中随转角变化的齿轮啮合刚度,得到了不同齿根裂纹长度以及倾角对齿轮啮合刚度及轮齿接触变形的曲线图。(2)平行轴齿轮箱模型的建立。利用SolidWork三维建模软件对齿轮箱各零部件建立三维实体模型,通过装配并进行了干涉检查。(3)平行轴齿轮箱有限元分析。通过ANSYS有限元分析软件,分别对箱体和传动系统进行了模态分析,分析齿轮箱运行后箱体响应敏感区域,为后面的动力学分析箱体振动信号得选取和实验验证提供了方向。(4)刚柔耦合模型的建立。针对齿轮齿根裂纹的存在对齿轮箱系统动力学的影响,通过ANSYS软件对含有齿根裂纹的齿轮以及箱体进行柔性体生成,在ADAMS进行刚柔耦合模型的组建,得到不同程度齿根裂纹对齿轮箱系统的动力学响应结果。(5)含齿根裂纹故障的箱体响应试验。借助实验室中的齿轮箱动力学模型实验台,设计了针对含不同程度齿根裂纹故障的平行轴齿轮箱实验,进行了振动信号采集分析,通过提取振动信号中的特征值,得到了齿根裂纹故障发展过程的规律。

关键词：平行轴齿轮箱圆柱直齿轮齿根裂纹齿轮啮合时变刚度箱体模态分析刚柔耦合分析振动信号特征值

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考虑齿轮啮合激励的齿轮传动轴系扭振特性分析

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动力学与控制学报 2016年第5期14卷 454-462页

作者：于姝雯王东华刘志刚李玩幽哈尔滨工程大学哈尔滨150001

在传统齿轮传动轴系扭转振动计算中,将齿轮副简化为单一惯量而忽略齿轮啮合动态激励,会导致轴系扭转振动特性分析的结果不能正确描述轴系实际工作状态.本文以齿轮传动轴系为对象,考虑齿轮啮合的动态特性,建立轴系扭转振动当量模型.对齿... 详细信息

在传统齿轮传动轴系扭转振动计算中,将齿轮副简化为单一惯量而忽略齿轮啮合动态激励,会导致轴系扭转振动特性分析的结果不能正确描述轴系实际工作状态.本文以齿轮传动轴系为对象,考虑齿轮啮合的动态特性,建立轴系扭转振动当量模型.对齿轮啮合时变刚度和啮合激励力进行Matlab数值模拟.将Newmark逐步积分法应用于轴系扭转振动强迫振动响应的计算中,计算在齿轮啮合动态激励扭矩和外加负载扭矩的分别作用和共同作用下的轴系扭转振动响应情况,比较分析结果,说明了齿轮啮合动态特性是轴系扭转振动的重要激励源而不可忽视这一事实.

关键词：轴系扭转振动齿轮啮合时变刚度齿轮啮合动态激励强迫振动响应外部负载扭矩

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