以某采煤机齿轮箱第四级行星齿轮传动系统为研究对象,通过KISSsoft软件建立齿轮组参数化模型,分析了在传动过程中主要参数对齿轮系统的影响。以最小齿根弯曲疲劳强度安全系数和最小齿面接触疲劳强度安全系数为目标函数,以螺旋角、模数、传动比、齿数、齿宽比和内孔径及轮缘厚度为约束条件,构建数学模型对齿轮设计参数进行优化,改善了采煤机齿轮箱传动中存在的问题。通过对比分析优化前后的齿轮传动性能,优化后的传动模型表现出了更高的可靠性和使用寿命。研究了优化后的齿轮箱传动模型各参数指标,确保最佳优化方案。所进行的研究工作对其他齿轮传动装备的优化与设计具有重要的参考价值。

建立含齿侧间隙、时变啮合刚度、制造误差和安装误差的2K-H行星轮系及复合行星轮系非线性动力学模型后,采取模块化和参数化设计思想,基于C#语言,运用MATLAB动态链接库技术,开发了一套行星轮系动力学特性仿真系统。系统具有良好的人机交互性和可扩展性,集成了2K-H行星轮系及复合行星轮系动力学建模、求解和后处理分析等功能。可通过时间历程曲线、相轨线、Poincare截面等分析方法研究各种不同工况下行星轮系的非线性动态特性;通过各类构件参数对均载特性的影响分析寻求最佳均载性能参数配置。仿真过程操作简便,降低了求解难度,极大地提升了轮系动力学特性分析效率,能够快速准确地为优化行星齿轮传动系统动态特性和均载特性提供理论参考。

行星轮系的动态特性分析是解决减速器齿轮箱振动与噪声问题的关键。在固定界面模态综合法基础上,提出一种行星轮系动力学建模的重复超单元方法。根据行星轮的结构特征建立超单元模型,将动态缩聚后的超单元装配到残余结构的边界上,利用保留主模态和约束模态得到重复超单元系统矩阵。采用某行星轮系为研究对象,通过比较传统超单元模型、重复超单元模型与全模型计算结果来验证方法的有效性。将太阳轮盘、行星轮盘和内齿圈轮盘分别划分为超单元,将所有齿轮的齿圈划分为残余结构来建立传统超单元模型;考虑到各行星轮具有相同的几何特征,将其中一个行星轮的有限元模型作为原始超单元,其余行星轮作为重复超单元不需要划分有限元网格,通过定义缩聚界面的外部节点建立动力学模型。研究结果表明,重复超单元在保证精度的情况下分析效率...

在机械装置的创造性设计中,应淘汰同构运动链,为后续设计减少机构方案,提高机械装置的设计效率。基于汉明矩阵提出了一种新的运动链同构判别方法。首先,从连杆邻接矩阵中导出运动链汉明矩阵;接着,将汉明矩阵的平方阵与连杆邻接矩阵的立方阵求积,得到运动链积矩阵;然后,将积矩阵各行元素以降序排列得积矩阵行序列;最后,将行序列中各元素与本文中所定义的拓扑因子相乘并求总和,得出运动链的同构识别码,即IRC(Isomorphism recognition code)。同构识别码不随构件标号的改变而改变,故若运动链的同构识别码相同,则它们为同构链,否则为异构链。大量实例证明了该方法的有效性。因其简洁、高效且利于计算机执行的特点,故可以考虑将其作为同构筛选的一种新的选择。

以某AT变速器行星轮系为研究对象,利用有限元法分析了行星架、齿圈和壳体的动态特性。并结合模态实验,验证了壳体有限元模型的准确性。建立了AT行星轮系动力学分析模型并进行了接触斑点实验,通过仿真与实验接触斑点结果对比分析得出,小太阳轮-短行星轮、长行星轮-齿圈齿轮副的啮合斑点基本一致且存在明显的偏载现象。通过导入柔性行星架、齿圈和壳体有限元模型得到了完整的AT变速器动力学模型,重点分析了行星架、齿圈、壳体柔性对行星齿轮传递误差、啮合错位量等啮合特性参数的影响,结果表明,壳体柔性和齿圈柔性变形对齿轮啮合错位以及传递误差的影响最为显著,行星架柔性影响次之。通过提高支撑轴承刚度、轴承预紧力和齿轮参数优化的方法,改善了行星轮系齿轮啮合特性,优化了行星轮系齿轮强度以及AT变速器NVH性能。

同构判定是行星轮系构型综合时必不可少的过程之一,对于设计新颖的、具有优良传输特点的行星轮系具有重要的意义。提出了一种基于遍历环路判定行星轮系同构的新方法。首先,提出了一种遍历环路的新型环路矩阵来描述行星轮系拓扑图的基本特征的新方法,该矩阵包含行星轮系拓扑结构的所有信息;然后,定义了遍历环路的规则及其优先级,确保描述的唯一性;接着,基于改进哈明数原理和行星轮系的新型环路矩阵,获得行星轮系的环路码、环路序列和环路度,通过判断环路码和环路序列和环路度3个结构特征是否相等来判断是否同构;最后,通过案例验证了该方法的有效性和可靠性。

同构判定是行星齿轮系结构合成时不可缺少的过程之一,对于创造新颖且具有优良传输特点的行星轮系具有重大意义。提出了一种基于改进哈明数判定行星轮系同构的新方法。首先,提出一种改进构件邻接矩阵,描述行星轮系拓扑图,该矩阵包含行星齿轮系拓扑结构的所有信息,具有描述的唯一性。然后,用特征码表示齿轮系的基本特征,作为同构的必要条件。定义了改进哈明数原理,得到哈明码,通过判断特征码和哈明码两结构恒量是否相等来判定是否同构。最后,通过实例验证了该方法的有效性和可靠性。

为了快速准确地评估风电机组行星轮系疲劳寿命,根据行星轮系输入转矩与风速的分布关系,编制了不同风速下对应的二参数威布尔随机载荷谱,并用雨流计数法对载荷谱进行统计处理;在ANSYS中对行星轮轮系进行有限元分析,得到齿轮结构应力响应;依据Minner线性累积损伤理论,结合nCodeDesignLife对行星轮系进行疲劳寿命估算。着重分析了风电机组在启动风速、额定风速及年平均风速工况下的行星轮系疲劳寿命,获得各齿轮疲劳损伤状况,为风电机组行星轮系疲劳强度设计提供理论依据。

介绍了Lundberg-Palmgren理论及基于该理论的外啮合齿轮点蚀寿命计算方法,考虑到行星轮系中行星轮与内齿圈为内啮合接触,提出了内啮合轮齿基本额定动载荷计算方法,主要修正因素包括综合曲率半径、啮合线长度等。最后以某减速器为算例,计算了该行星轮系各齿轮的点蚀寿命,结果表明太阳轮的点蚀计算寿命最低,内齿圈的寿命最高,轮系齿轮总点蚀寿命为6.08×10~6h。

针对现有抽油机换向装置存在的效率低、稳定性差等问题,设计一种非圆齿轮行星轮系换向装置。该装置采用W-W型行星轮系,应用非圆齿轮传动,在输入端角速度恒定的情况下实现输出端的正反转运动,从而完成抽油机的自动换向。齿轮传动具有传动效率高,稳定性好的特点,可有效解决抽油机换向时存在的问题。通过换向装置设计实例,进行理论分析及ADAMS仿真,分别得到输出摆角及角速度变化曲线图,通过对比分析,从理论上验证了该设计可实现抽油机的平稳换向。