乏燃料反应器中的主传动系统为面齿轮传动,其处在高温浓硝酸中工作且要求地震条件下不被损坏,为合理设计其强度,研究了该面齿轮传动的动载特性。阐述了面齿轮啮合原理和特性;基于集中质量法建立了面齿轮传动的动力学模型,考虑了制造与安装误差、时变啮合刚度、齿面腐蚀、地震等因素对其动载特性的影响,推导了面齿轮传动系统的微分方程;利用龙格库塔法求解该微分方程,获得了安装误差、地震和腐蚀等因素作用下面齿轮传动的动载荷,进一步分析了激励因素对动载系数的影响规律。结果表明,腐蚀和地震是引起动载系数大幅增加的关键因素;在所考虑的多因素综合作用下,动载荷小于驱动载荷的2倍。

为提高分扭传动系统的均载性能和传动稳定性,针对某单输入双输出齿轮分扭传动系统,基于对称、同步变化和随动思想,建立了齿轮分扭传动系统的3种联动中心距误差计算模型,推导了该误差在啮合线上的投影计算公式,研究了基于3种联动中心距误差分配对系统均载和动载荷系数的影响。结果表明,中心距误差对均载系数和动载系数的影响较小;3种不同计算模型下的偏转角对系统均载系数和动载系数影响较大,尤其是同步变化和随动变化模式。从计算结果来看,采用对称变化的误差分布模型,误差有较大的选择分布空间,可采用该种误差分布模式获得圆柱齿轮分扭传动系统的良好动态性能。

铁路的高速发展对长钢轨铺换车(简称换轨车)提出了更高的要求。为解决现有换轨车体积大、易掉道和工况适应能力差等弊端,研制出一款全液压伸缩臂式换轨车,利用换轨部件、伸缩臂和配重等的设计来解决上述问题。采用理论计算、有限元法以及实验测量对载荷进行详细分析,并根据实际作业情况设定6种工况,建立虚拟样机进行有限元分析,得到其静力学、动力学分析结果。结果表明,设计的换轨车符合要求,其三节臂腹板是应力危险位置,且容易失稳。今后对于类似换轨机械考虑动载时可以取不小于1.2的动载系数。

锥齿轮是齿轮传动相交轴之间重要的传动装置,论文以高速重载螺旋锥齿轮传动系统为研究对象,建立了由输入功率谱向螺旋锥齿轮副的精确载荷转换方法,获取动力学特性、支撑刚度变形等多因素耦合影响下的轮齿应力-时间历程,得到航空螺旋锥齿轮的典型应力谱。利用齿轮的动力学模型和ABAQUS有限元软件相结合的方法,研究了以上两个因素对齿轮应力的影响,得出动载系数随扭矩的增加是先减小后增大,齿轮动态冲击也是先减小后增大;齿面接触应力对支撑刚度变形的敏感性大于齿根弯曲应力对支撑刚度变形的敏感性,支撑刚度变形对齿根弯曲应力的影响较小。最后基于相似性理论,搭建相似性试验台,得出测试应力与有限元获取应力的偏差为20%左右,验证了方法的正确性。

齿轮啮合过程中的轮齿动态载荷是齿轮研究领域的一个重要问题。文中介绍了直齿圆柱齿轮啮合传动特性以及ADAMS多体动力学分析中的接触碰撞模型;建立了基于ADAMS的直齿圆柱齿轮副多体动力学分析模型;通过动态仿真分析,获得齿轮啮合过程中的轮齿动态载荷历程,以及不同转速时轮齿的动载系数变化规律,为进一步研究直齿圆柱齿轮齿顶修形设计提供理论依据。

动载系数是海洋吊机设计计算的一个关键参数,其数值的合理性对吊机结构非常重要。以30t将军柱式吊机为例,应用ANSYS软件建立了吊机的有限元模型,确定出吊机不同工作半径下的刚度,然后依据海洋吊机规范API2C,计算了海洋吊机动载系数。

起重机设计手册中依据GB/T3811-2008对动载系数取值划分较为笼统,导致实际获取不便。文中采用LMS-Virtual_Lab/Cable模块建立钢丝绳提升系统的仿真模型,运用Motion多体动力学模块分析了刚丝绳吊重起升过程中的动态特性,对解决钢丝绳起吊断裂问题有现实指导意义。