为研究行星齿轮传动系统在不同工作模式下的固有特性,采用集中参数法建立了2K-H型直齿行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型,借助啮合副间的相对位移分析,推导出系统振动微分方程,对传动系统在无中心构件固定和内齿圈固定两种工作模式下的模态振型进行求解,并对各阶振型归一化处理,利用振型图揭示了系统存在两种振动模式。结果表明两种工作模式下行星齿轮传动系统均存在扭转振动模式和行星轮振动模式。

为了解决当电磁铁外型相同如何使电磁力最大的问题,将现有电磁铁设计思路应用到圆柱型电磁铁设计中,并采用改进的混合粒子群方法优化电磁铁内部结构参数。运用等效磁路法推导出电磁铁数学模型,并通过Maxwell有限元仿真对比验证准确性,然后采用单目标优化方法,得到影响电磁力的参数,最后采用改进的粒子群算法进行多目标优化,得到优化后的参数值。得到的几组优化数据表明:多目标优化方法得到的有效工作区域电磁力更大,仿真结果表明优化后的电磁力综合提高20%,证明优化方法有效。

叶片是航空发动机的重要组成零件,由于其叶面形状多为复杂的空间曲面,要求它具备良好的力学性能,并且有较高的表面质量和尺寸精度。为了解决叶片难以制造加工的问题,以某航空发动机叶片为例,对其锻件进行工艺分析,采用无余量精密锻造工艺加工叶片。利用UG软件完成叶片三维模型设计;利用Mold Wizard模块完成叶片模具设计;利用UG_CAM模块完成叶片模具的数控加工。对加工工艺参数及走刀轨迹进行优化后,经UG软件仿真及后处理生成合理的刀路轨迹,制作出合格的叶片模具。生产实践证明:用该模具锻造的叶片质量良好、生产效率较高,适合大批量生产。

为研究激励因素对人字齿行星齿轮传动系统动载稳定性的影响,综合考虑阻尼、时变啮合刚度、齿侧间隙和综合传动误差等激励参数,建立人字齿行星齿轮系统的纯扭转动力学模型。采用Runge-Kutta法进行数值求解;分析在不同啮合频率下,阻尼比、刚度波动系数和综合啮合误差等参数对系统内、外啮合副动载特性的影响;采用三维速度-频率扫描瀑布图、相图和Poincaré映射分析外啮合动载系数突出值。结果表明:内啮合具有更好的振动稳定性和均载性能;当阻尼比增大时动载系数总体呈减小趋势,动载系数随着刚度波动系数和综合啮合误差增大发生失稳现象,波动较剧烈;对动载突变的激励因素值分析,观测到超谐波共振现象;在临界转速时系统处于拟二倍周期振动状态,表明系统在给定区间内处于收敛状态。

为提高分扭-并车齿轮传动的动载稳定性,对直齿轮和人字齿轮构成的分扭-并车齿轮系统建立了考虑多间隙等激励因素的动力学模型。引入高斯消元技术使振动模型降为含9自由度的线性无关方程组;采用4阶Runge-Kutta法对量纲一方程组实施数值求解,分析了齿侧间隙、综合传动误差和时变啮合刚度等激励下的动载特性。结果表明,齿侧间隙在局部范围内存在动载加剧现象;动载系数激增至2. 705,综合传动误差激励下相同传动级上的均载特性基本一致;时变啮合刚度波动系数大于0. 25时,分扭级的动载波动较剧烈。研究结果对该类齿轮系统动载设计具有指导意义。

为有效刻画齿轮系统相空间吸引子结构的数值特性,建立了直齿轮系统含间隙与综合传动误差的非线性动力学模型,基于G-P算法推导了等间隔的齿轮系统吸引子关联维数计算公式。对周期运动和混沌运动吸引子,采用Lyapunov指数与关联维数等手段定量表征其数值特性,利用Poin caré截面法定性分析了混沌吸引子的演化和迁移进程。通过关联维数对阻尼比和综合传动误差变化下的混沌吸引子演化行为进行了追踪刻画,结果表明,吸引子结构越复杂则关联维数越大,系统振动越敏感,混沌吸引子关联维数值介于整数1和2之间,具有分数维特征。