针对某1.5兆瓦双馈风力发电机组,采用集中质量法建立了其主传动链的平移-扭转耦合动力学模型,通过傅里叶级数模拟各齿副的时变啮合刚度,并综合考虑轴承支撑刚度、轴的扭转刚度等内部激励,以及时变风速引起的叶轮扭矩激励,仿真获得了各级传动齿轮的扭转振动响应特征。结果发现,各齿轮副的啮合频率在扭振响应谱中均清晰可见,数值与施加的刚度激励相吻合,表明仿真结果真实、可信。通过对比各级齿轮的响应幅值和变化趋势,发现风力机的结构振动由低速级向高速级逐渐增大,其中以高速轴齿轮的扭振响应最为突出。

为了研究圆柱人字齿轮各内激励因素对齿面振动的影响,建立同时考虑时变啮合刚度激励、轮齿线外啮入冲击激励和齿侧间隙影响的圆柱人字齿轮耦合动力学模型;针对不同的载荷和输入转速工况,分别计算啮合刚度激励、啮入冲击力激励以及齿侧间隙对圆柱齿轮系统齿面相对振动的影响程度。实例仿真计算表明,人字齿轮各内激励因素中,啮合刚度激励对振动影响占主要成分;齿侧间隙影响则是低转矩下的影响高于大转矩下的影响,高转速下的影响高于低转速下的影响,即当低速重载下,齿侧间隙非线性因素对系统影响较小。总结的各激励成分对系统振动影响比例规律,能够为后续人字齿轮齿面减振降噪优化提供更合理的设计目标。

针对球形滚子超环面行星蜗杆传动动态的响应问题,考虑滚动体的独立运动和轴承刚度,建立了该传动的刚体动力学模型;并借助有限元软件将薄壁超环面定子柔性化,建立了其刚柔耦合动力学模型。定量分析系统接触刚度激励和误差激励,比较了刚体模型和耦合模型在内部激励下的动态响应。结果表明,由于柔性件的引入,耦合模型会发生滑齿和跳齿现象,振动较刚体模型剧烈;滚子转速的交替突变和不接触时的高速旋转会加剧传动系统振动;耦合模型共振频率高于刚体模型,内部激励对频率响应有调制作用。研究为超环面行星蜗杆传动动力学优化设计提供了一定的参考依据。