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某航空发动机中心轴弧齿锥齿轮传动系统的动力学特性研究

弧齿锥齿轮广泛应用于航空、航天和工程机械传动系统中,其工作性能对整个传动系统有着至关重要的影响。弧齿锥齿轮传动系统的工作状态十分复杂,不仅载荷工况和动力装置多种多样,会出现由原动机和负载引起的外部激励,而且还会出现由时变啮合刚度、齿轮传动误差和齿侧间隙引起的内部激励。尤其是弧齿锥齿轮传动系统广泛应用于航空、航天、汽车等领域,为了满足其高速、重载、低质而高可靠性的要求,需要对其动力学特性进行深入研究。本文针对某航空发动机中心轴弧齿锥齿轮传动系统,建立了其动力学模型,研究了弧齿锥齿轮传动系统中参数对系统动态特性的影响规律。研究结果不仅对弧齿锥齿轮传动系统的动态设计具有重要的实用价值,而且对复杂齿轮传动系统的动力学研究具有重要的理论意义。本文主要工作与创新性成果有:(1)基于齿轮啮合原理,建立了弧齿锥齿轮齿面方程,利用矢量分析法和轮齿的加载接触分析法编制了弧齿锥齿轮共轭齿面接触点计算程序,借助UG(Unigraphics)软件,进行了  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

《机床与液压》2019年07期
机床与液压

典型故障对直齿轮啮合刚度的影响

0 前言齿轮传动因传动效率高、承载能力强、结构紧凑、传动比稳定等特点广泛应用于机械、航空、汽车、纺织等行业[1]。由于齿轮结构特性决定了齿轮副运转过程中啮合冲击与摩擦磨损不可避免,因而极易发生故障。研究故障齿轮的基本特性能够为故障诊断提供一定的理论判据。国内外许多学者对齿轮啮合刚度进行了大量研究。万志国等[2]研究了齿根圆与基圆不重合时的直齿轮啮合刚度,分析了啮合误差对啮合刚度的影响并提出了一种啮合刚度修正法,对提高啮合刚度的计算精度有重要作用。崔玲丽等[3]改进了传统能量计算法,应用能量改进法计算了故障齿轮啮合刚度,进一步提高了啮合刚度的精度。而以上研究都建立在理想齿轮模型条件下,PANDYA等[4]研究了不同齿轮参数对啮合刚度和裂纹路径的影响。CHEN等[5]提出了含齿根裂纹的解析模型,研究了RMS和峰度的变化,分析了裂纹对频谱的影响,对齿轮裂纹早期诊断具有重要的指导意义。WU等[6]进一步建立了含齿根断裂的三自由度模型,详...  (本文共6页) 阅读全文>>

《遵义师范学院学报》2017年01期
遵义师范学院学报

一种斜齿轮啮合刚度的简易求解方法

在对齿轮传动系统进行动力学分析时,确定系统的动态激励往往是首要问题[1]。根据来源不同,齿轮系统的动态激励主要分为外部激励和内部激励。外部激励主要是指驱动系统的主动力矩和负载设备的阻力矩;内部激励主要是指在齿轮啮合过程产生的一些动态激励,包括误差激励、啮合冲击激励和刚度激励。在这些激励中,刚度激励由于时变性和复杂性使其成为齿轮动态激励求解的一大难题,尤其是对于斜齿轮而言,其啮合过程中的轮齿变形在空间中呈螺旋状分布,且是非线性的,因此求解难度非常大。从目前来看,对于斜齿轮刚度激励的求解通常都是基于轮齿弹性变形理论[1-3],常用的方法有积分法[4]和有限元法[5]。利用这两种方法可以获得十分精确的数值解,但是过程相当复杂,通常都需要高配置的计算机经过长时间的计算后方可求得,因此大大增加了求解的经济成本和时间成本。针对现行方法需要进行大量计算等问题,本文提出了一种简单、高效的斜齿轮啮合刚度近似解法,并通过与常规方法的求解结果进行比较...  (本文共4页) 阅读全文>>

《装备制造技术》2017年07期
装备制造技术

考虑时变啮合刚度的齿轮动态啮合力分析

齿轮传动由于具有传动效率高、传动准确、结构紧凑等特点,因此成为机械传动中应用最广泛的传动方式之一。随着齿轮传动向高速、重载、大型化方向发展,对齿轮的传递运动准确性、平稳性、载荷分布的均匀性等提出了更高要求。由于齿轮加工和装配等形成齿侧间隙、齿轮误差和时变刚度等非线性因素的存在,在齿轮传动过程中对齿轮传动机构运行的平稳性造成很大影响,从而产生非线性振动、噪声等现象[1-3]。因此,齿轮传动机构的动力学特性分析显得尤为重要。本文以某型300 k W矿用挖掘机提升机构减速器两级齿轮传动系统为研究对象,从时变啮合刚度入手分析了齿轮传动中动态啮合力,为齿轮传动系统实现减振降噪提出可行的优化措施[4-5]。1齿轮时变啮合刚度分析该矿用挖掘机提升机构减速器由两级齿轮传动构成,其中第一级为斜齿轮传动,第二级为直齿轮传动。该齿轮传动系统动力学模型如图1所示,其主要设计参数如表1所示。在齿轮啮合过程中,每对轮齿的啮合位置是不断发生变化的。以本文的传...  (本文共3页) 阅读全文>>

《振动与冲击》2012年08期
振动与冲击

裂纹对弧齿锥齿轮扭转啮合刚度影响分析

弧齿锥齿轮在机械工业中有着广泛的应用,当弧齿锥齿轮发生裂纹故障时将严重影响到机械系统的安全性和可靠性,甚至会导致灾难性事故发生。本文给出一种仿真模拟与数值计算方法,用于及早判断裂纹的存在及大小,为最终预测齿轮发生断齿事故的剩余寿命提供依据,从而避免灾难性事故发生。1齿轮扭转啮合刚度的定义Sirichai[1]给齿轮扭转啮合刚度的定义:齿轮承受的扭矩载荷与该扭矩载荷作用下轮体产生的总弹性扭转角之间的比值,其物理含义为产生单位扭角所需的扭力矩。对弧齿锥齿轮,总接触力F沿啮合点处的法线方向,扭矩是接触力F沿切向方向的分力和接触点到齿轮中心垂直距离(半径)的乘积,记作:T=Frcosαncosβm式中:αn为压力角;βm为齿宽中点分度圆上的螺旋角。齿轮转过的角度θ等于齿轮接触点处转过弧长δ与半径r之间的比值,记作θ=δ/r。扭转啮合刚度由下式计算:Kθ=Tθ=Frcosαncosβmδ/r=Fr2cosαncosβmδ=Kr2式中弯曲刚...  (本文共4页) 阅读全文>>

《煤矿机械》2012年11期
煤矿机械

齿轮扭转啮合刚度数值计算方法研究

1齿轮扭转啮合刚度定义齿轮传动是圆周运动的传动,所以用角度来描述,从齿轮传递误差方法考虑,有学者提出扭转啮合刚度Kmpa理论,其定义为:齿轮承受的扭矩载荷Ta和该扭矩载荷作用下轮体产生的总的弹性扭转角θT之间的比值,即Kmpa=Ta/θT2齿轮扭转角有限元计算(1)建立齿轮啮合有限元模型变形是产生齿轮传动误差的原因,主要是轮毂变形和轮齿变形,轮齿变形主要包括弯曲变形、剪切变形和接触变形等,下面通过有限元方法分析齿轮啮合时各种变形引起的传动误差,其标准渐开线直齿轮基本参数主动轮齿数z130从动轮齿数z230模数m/mm 5齿宽b/mm 20弹性模量E/GPa 206泊松比ν0.3压力角/(°)20齿顶高系数ha/mm 1.00顶隙系数c/mm 0.25根据直齿轮参数建立啮合有限元模型如图1所示,主动轮顺时针旋转。两齿轮在图2中的啮合位置是一个极限位置,即主轮齿一个轮齿刚啮入。图1齿轮啮合有限元模型1.主动轮2.从动轮主动轮施加扭矩...  (本文共2页) 阅读全文>>