基于齿面磨损失效的齿轮传动系统动态失稳盆转迁机理研究

1

作者 石建飞 韩闯 +2 位作者 王砚麟 靳伍银 陈国龙 《振动与冲击》 北大核心 2025年第8期21-29,共9页

齿轮副安装误差加速齿面磨损,过度磨损会加剧轮齿啮合振动和非线性振动,引起齿轮过早失效,从而导致严重事故。为此,研究基于齿面磨损失效的齿轮传动系统动态失稳盆转迁机理对齿轮传动的安全可靠运行至关重要。考虑安装误差的影响计算齿... 齿轮副安装误差加速齿面磨损,过度磨损会加剧轮齿啮合振动和非线性振动,引起齿轮过早失效,从而导致严重事故。为此,研究基于齿面磨损失效的齿轮传动系统动态失稳盆转迁机理对齿轮传动的安全可靠运行至关重要。考虑安装误差的影响计算齿轮副实际重合度;通过分析重合度与齿侧间隙的协同作用,提取齿轮副多状态啮合特征;计算并分析安装误差影响下时变啮合刚度、载荷分配系数和总动态啮合力的演化规律;建立含安装误差的直齿轮传动系统多状态啮合非线性动力学模型。基于非线性动态啮合力和Archard磨损模型,计算齿面磨损深度并构建基于齿面磨损失效的健康域。利用多初值分岔图、啮合力时间历程图、相图、Poincaré映射图和吸引域等,研究齿侧间隙与多初值的联合变化对动态失稳盆侵蚀与转迁规律的影响。结果表明,安装误差降低了齿轮副重合度和啮合刚度,非完全分岔引起共存多吸引子啮合力超限,导致动态行为的健康失稳,诱发动态失稳盆的侵蚀。间隙较大时在初值域的大部分范围内系统处于健康失稳状态。 展开更多

关键词 齿轮非线性振动 齿面磨损 多初值分岔 动态失稳盆 共存吸引子

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结构间隙对起落架地面滑跑摆振特性影响分析 被引量：1

2

作者 阮爽 张明 聂宏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期234-243,共10页

针对两种常见的飞机滑跑状态,即减摆状态和操纵状态,建立多自由度起落架摆振动力学模型,研究间隙对两者的影响机理,得到了两种不同形式的含间隙起落架摆振动力学数学模型。通过非光滑系统光滑化处理以及多维系统数值分析求解。结果表明... 针对两种常见的飞机滑跑状态,即减摆状态和操纵状态,建立多自由度起落架摆振动力学模型,研究间隙对两者的影响机理,得到了两种不同形式的含间隙起落架摆振动力学数学模型。通过非光滑系统光滑化处理以及多维系统数值分析求解。结果表明,减摆状态下,起落架摆振频率会略微增大,结构库伦摩擦能够减弱结构间隙引发的持续摆振影响。对于操纵状态,通过快速傅里叶变换进行频域特性分析,发现支柱侧弯以及扭转之间耦合严重,两者的刚度直接决定起落架的摆振频率;存在结构间隙后,起落架整体的频率会变小,最终系统均会逐步趋于稳定的极限环震荡状态。 展开更多

关键词 起落架摆振 结构间隙 非线性动力学 分岔分析 频域分析

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星型齿轮传动系统的非线性动力学分析 被引量：13

3

作者 孙智民 沈允文 +1 位作者 王三民 李华 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期222-226,共5页

建立了星型齿轮传动系统的间隙型非线性动力学模型,考虑了齿轮副的啮合综合误差,齿轮的啮合间隙和时变啮合刚度。并用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了星型齿轮传动在外扭矩作用下受齿轮副传动误差激励的非线性稳态强迫... 建立了星型齿轮传动系统的间隙型非线性动力学模型,考虑了齿轮副的啮合综合误差,齿轮的啮合间隙和时变啮合刚度。并用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了星型齿轮传动在外扭矩作用下受齿轮副传动误差激励的非线性稳态强迫响应。以一个具有3个星轮的四自由度星型齿轮传动为例,对系统的非线性动态响应做了分析,利用时间历程、相平面、Poincar(?)映射以及 Fourier频谱阐述了多自由度间隙型非线性星型齿轮传动系统的简谐、非谐单周期、次谐波、准周期和混沌响应的动力学特性。 展开更多

关键词 非线性动力学 星型齿轮传动 非线性振动 动态特性 模型

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齿侧间隙对星型齿轮传动扭振特性的影响研究 被引量：18

4

作者 孙智民 季林红 +1 位作者 沈允文 常辉兰 《机械设计》 CSCD 北大核心 2003年第2期3-6,17,共5页

建立了受传递误差和时变啮合刚度激励的星型齿轮传动的间隙型多自由度非线性扭转振动模型,并用自适应变步长Gill数值积分方法进行了求解。结合Poincar啨映射和相平面研究了在不同齿侧间隙下系统出现的简谐、非谐单周期、次谐、拟周期以... 建立了受传递误差和时变啮合刚度激励的星型齿轮传动的间隙型多自由度非线性扭转振动模型,并用自适应变步长Gill数值积分方法进行了求解。结合Poincar啨映射和相平面研究了在不同齿侧间隙下系统出现的简谐、非谐单周期、次谐、拟周期以及混沌响应,并得到了改变间隙时系统的动力学分岔特性。通过分析各齿轮副的动载荷系数变化规律,讨论了各齿轮副啮合状态在非冲击、单边冲击以及双边冲击状态之间的转化过程和齿侧间隙的关系。从理论上分析了齿侧间隙对系统的稳态响应、动载荷等动态特性的影响。 展开更多

关键词 星型齿轮传动 非线性动力学 齿侧间隙 混沌 分岔 扭转振动

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基于有限单元法的多间隙耦合齿轮传动系统非线性动态特性分析 被引量：22

5

作者 陈小安 缪莹赟 +1 位作者 杨为 康辉民 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期46-49,59,共5页

针对齿轮传动系统的动态传递误差、单双边冲击状态、脱齿、拍击及混沌现象等复杂非线性动力学问题,在同时考虑齿侧间隙、轴承间隙、时变啮合刚度及齿面摩擦等非线性特性的基础上,首次提出一种基于有限单元法的多间隙耦合齿轮传动系统的... 针对齿轮传动系统的动态传递误差、单双边冲击状态、脱齿、拍击及混沌现象等复杂非线性动力学问题,在同时考虑齿侧间隙、轴承间隙、时变啮合刚度及齿面摩擦等非线性特性的基础上,首次提出一种基于有限单元法的多间隙耦合齿轮传动系统的非线性动态特性分析方法。以某单级斜齿轮传动系统为例,利用大型通用有限元分析软件AN-SYS/LS-DYNA建立耦合系统动力学模型,分析支撑状态下耦合系统的非线性动态特性,研究了不同转速及负载力矩对耦合系统非线性动态特性的影响规律。结果表明有限单元法能在满足高精度分析的条件下求解各种复杂工况的齿轮系统非线性动力学问题,为进一步研究齿轮传动系统非线性动力学问题提供有力工具。 展开更多

关键词 齿轮传动系统 多间隙耦合 有限单元法 非线性动态特性

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星型齿轮系统定常吸引子共存现象的研究 被引量：6

6

作者 孙智民 沈允文 +2 位作者 李华 王三民 常辉兰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第15期1332-1336,共5页

建立了星型齿轮系统的非线性动力学计算模型 ,并用数值方法进行了求解。研究了 4自由度有间隙的非线性星型齿轮系统稳态响应的定常吸引子共存问题 ,分别对在 3种参数情况下各自在不同的初值条件下得到的共存的简谐、非谐单周期、次谐波... 建立了星型齿轮系统的非线性动力学计算模型 ,并用数值方法进行了求解。研究了 4自由度有间隙的非线性星型齿轮系统稳态响应的定常吸引子共存问题 ,分别对在 3种参数情况下各自在不同的初值条件下得到的共存的简谐、非谐单周期、次谐波和准周期稳态响应做了比较 ,通过分析系统各齿轮副的动态啮合力 ,区分了在齿轮系统中因间隙而导致的齿轮副啮合过程中出现的无冲击状态、单边冲击状态、双边冲击状态。并分析了由于星轮载荷不均匀分布状态和均匀分布状态分别对应的系统稳态响应的共存现象。 展开更多

关键词 星型齿轮传动 非线性动力学 定常吸引子 共存

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间隙对两级星型齿轮传动动态特性的影响研究 被引量：10

7

作者 鲍和云 朱如鹏 +1 位作者 靳广虎 朱自冰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第1期102-107,共6页

建立了两级星型齿轮传动系统的非线性动力学分析模型,模型中考虑了系统的综合啮合误差、时变啮合刚度以及齿侧间隙。分析了两级星型齿轮传动系统非线性动态特性。采用数值积分方法对多间隙多自由度非线性微分方程组进行了求解。研究了... 建立了两级星型齿轮传动系统的非线性动力学分析模型,模型中考虑了系统的综合啮合误差、时变啮合刚度以及齿侧间隙。分析了两级星型齿轮传动系统非线性动态特性。采用数值积分方法对多间隙多自由度非线性微分方程组进行了求解。研究了间隙对两级星型齿轮传动系统的动态特性的影响及两级间隙值分别单独作用时系统的动态特性。分析表明,当其余参数不变,间隙变化时,系统的动态响应也随之变化。增加间隙会使系统由简谐振动进入混沌振动,系统动载荷增大,脱啮时间增加。第一级传动的齿侧间隙对系统的动态特性影响较大,第二级传动的齿侧间隙对系统的动态特性影响则较小。两级间隙对系统的作用相互间有影响,不是单纯的累加作用。 展开更多

关键词 星型齿轮传动 非线性振动 间隙 混沌 动态特性

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负载对星型齿轮传动动态特性的影响分析 被引量：5

8

作者 孙智民 季林红 沈允文 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第1期94-97,共4页

建立了受传递误差和时变啮合刚度激励的星型齿轮传动的间隙型多自由度非线性动力学模型 ,并用自适应变步长 Gill数值方法进行了求解。结合 Poincaré映射和相平面研究了系统在不同外载荷情况下的各类稳态响应及其动力学分岔特性。... 建立了受传递误差和时变啮合刚度激励的星型齿轮传动的间隙型多自由度非线性动力学模型 ,并用自适应变步长 Gill数值方法进行了求解。结合 Poincaré映射和相平面研究了系统在不同外载荷情况下的各类稳态响应及其动力学分岔特性。通过分析各齿轮副的动载荷系数变化规律讨论了各齿轮副啮合状态在非冲击、单边冲击以及双边冲击状态之间的转化过程和外载荷的关系。发现系统的非谐响应在很大程度上依赖外载荷的大小 ,轻载下星型齿轮传动系统易于出现脱啮、齿背冲击和载荷不均匀现象 ,从而会导致较大的动载荷和混沌噪声。 展开更多

关键词 动态特性 星型齿轮传动系统 非线性动力学 外载荷

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基于非线性理论的齿轮机构动力学模型的建立及实验 被引量：3

9

作者 刘国华 李亮玉 《机械设计》 CSCD 北大核心 2006年第5期15-17,57,共4页

在研究分析了轮齿的变啮合刚度和轮齿间的油膜动力学性能的基础上,提出了把此油膜看成是一个质量-弹簧-阻尼系统的假设,并运用弹流理论,分析了油膜厚度和油膜等效刚度,建立了相应的动力学模型和运动微分方程。采用GEAR方法求解非线性动... 在研究分析了轮齿的变啮合刚度和轮齿间的油膜动力学性能的基础上,提出了把此油膜看成是一个质量-弹簧-阻尼系统的假设,并运用弹流理论,分析了油膜厚度和油膜等效刚度,建立了相应的动力学模型和运动微分方程。采用GEAR方法求解非线性动力学微分方程组,并通过实验验证齿侧间隙对齿轮机构动态特性的影响。 展开更多

关键词 齿轮 动力学模型 间隙 油膜 变刚度 非线性

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考虑支撑间隙的齿轮系统动力学响应分析 被引量：6

10

作者 张将 秦训鹏 陈浩冉 《噪声与振动控制》 CSCD 2017年第5期50-54,159,共6页

以两轴式变速器三档传动齿轮为研究对象,对于通过花键与输出轴连接的从动齿轮,由于制造误差和装配误差,在其中心处所存在的支撑间隙必将影响齿轮传递动态特性,对此以二状态模型描述从动齿轮支撑处间隙副的接触状态及碰撞摩擦特性,建立... 以两轴式变速器三档传动齿轮为研究对象,对于通过花键与输出轴连接的从动齿轮,由于制造误差和装配误差,在其中心处所存在的支撑间隙必将影响齿轮传递动态特性,对此以二状态模型描述从动齿轮支撑处间隙副的接触状态及碰撞摩擦特性,建立考虑时变啮合刚度,齿侧间隙,综合齿频误差等非线性特性因素的运动微分方程,采用变步长Runge-Kutta法对状态方程进行数值求解,结合相图、Poincare截面和功率谱密度图,综合分析间隙值大小等因素对齿轮系统的动力学特性的影响。数值算例分析表明,随着间隙值的增大,齿轮啮合线的传递误差从单周期运动逐渐过渡到混沌运动,从动轮的位移响应经历了单周期-准周期-单周期的变化;间隙值过大时,间隙副出现明显的单边接触状态。 展开更多

关键词 振动与波 齿轮系统 支撑间隙 非线性动力学 二状态法

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一种含转动副间隙多连杆机构非线性动力学行为分析方法（英文） 被引量：4

11

作者 陈修龙 蔡京成 姜帅 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第2期106-116,共11页

给出一种通过对欠驱动机构的分析来预测含转动副间隙多连杆机构动态特性的方法,利用该方法对含转动副间隙平面多连杆机构的非线性动态特性进行分析。以含转动副间隙的二自由度九连杆机构为研究对象,首先通过将转动副间隙看作虚拟无质量... 给出一种通过对欠驱动机构的分析来预测含转动副间隙多连杆机构动态特性的方法,利用该方法对含转动副间隙平面多连杆机构的非线性动态特性进行分析。以含转动副间隙的二自由度九连杆机构为研究对象,首先通过将转动副间隙看作虚拟无质量连杆,据此可把含转动副间隙九连杆机构变为欠驱动的十连杆机构;然后利用拉格朗日方程建立欠驱动十连杆机构的非线性动力学模型,采用龙格-库塔法对动力学模型进行数值求解,分析机构中滑块的位置、速度和加速度等运动输出、曲柄的驱动力矩等动力学响应,通过相图和庞加莱映射图对含转动副间隙的二自由度九连杆机构中存在混沌现象进行辨识;最后研究不同间隙值和不同驱动速度对九连杆机构混沌的影响,并绘制分岔图。该研究对于进一步研究含多间隙复杂连杆机构的非线性动力学研究具有重要价值。 展开更多

关键词 多连杆机构 间隙 欠驱动机构 混沌 分岔 非线性动力学行为

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两空间耦合下齿轮传动系统多稳态特性研究 被引量：9

12

作者 石建飞 苟向锋 朱凌云 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1489-1499,共11页

通过将系统参数定义为参数变量,构成参数空间,研究齿轮传动系统在参数空间和状态空间耦合下的非线性全局动力学特性,以及多参数、多初值和多稳态行为之间的关联特性.首先设计了一个两空间耦合下非线性系统多稳态行为的计算和辨识方法.其... 通过将系统参数定义为参数变量,构成参数空间,研究齿轮传动系统在参数空间和状态空间耦合下的非线性全局动力学特性,以及多参数、多初值和多稳态行为之间的关联特性.首先设计了一个两空间耦合下非线性系统多稳态行为的计算和辨识方法.其次,基于该方法并结合相图、Poincaré映射图、分岔图、最大Lyapunov指数、吸引域等,研究齿轮传动系统在不同参数平面上多稳态行为的存在区域和分布特性,以及多稳态行为在状态平面上的分布特性,揭示了参数平面和状态平面上系统可能隐藏的多稳态行为和分岔,并分析了多稳态行为的形成机理.结果发现,两空间耦合下系统在参数平面上存在大量多稳态行为并呈'带状'分布,状态平面上多稳态行为出现两种不同的侵蚀现象,即内部侵蚀和边界侵蚀.分岔点或分岔曲线对初值的敏感性导致多稳态行为的出现.当齿侧间隙和误差波动在较小的范围内变化时,系统全局动力学特性受间隙和误差扰动的影响较小,受啮合频率的影响较大.两空间耦合下系统全局动力学特性变得丰富和复杂. 展开更多

关键词 压电驱动 按需喷射 膜片振幅 微滴直径

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星轮偏心误差对浮动式星型齿轮传动动态特性的影响 被引量：3

13

作者 郭芳 方宗德 张永振 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期98-104,118,共8页

以太阳轮浮动式星型齿轮传动系统为研究对象,基于集中参数理论,建立了星型传动广义动力学模型,建模中考虑了齿轮制造偏心误差、时变啮合刚度以及间隙浮动机构等因素。采用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了系统的受迫振动... 以太阳轮浮动式星型齿轮传动系统为研究对象,基于集中参数理论,建立了星型传动广义动力学模型,建模中考虑了齿轮制造偏心误差、时变啮合刚度以及间隙浮动机构等因素。采用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了系统的受迫振动响应,利用时间历程、相平面、Poincare截面图及Fourier频谱分析了系统的动态特性。着重研究各星轮偏心误差及间隙浮动机构对星型轮系动态特性的影响规律。结果表明:星轮偏心误差增强了系统振动;不同位置、不同数量的星轮偏心误差作用,对应的系统动态响应不同;间隙浮动结构影响了系统的稳定性,不利于振动噪声的控制。 展开更多

关键词 星型齿轮传动系统 间隙浮动 偏心误差 动态响应

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基于Johnson接触模型的内啮合直齿轮系统多状态啮合动力学建模与分析 被引量：6

14

作者 马晓婧 石建飞 +2 位作者 张天临 党兴武 张力 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第18期54-62,共9页

准确解释齿侧间隙诱发的轮齿脱啮或齿背啮合可为齿轮结构优化设计提供理论指导。基于Johnson接触力模型,构建及时变齿侧间隙和啮合过程中能量耗散的渐开线内啮合直齿轮传动系统动态啮合力计算模型;根据内啮合直齿轮啮合原理和轮齿受力情... 准确解释齿侧间隙诱发的轮齿脱啮或齿背啮合可为齿轮结构优化设计提供理论指导。基于Johnson接触力模型,构建及时变齿侧间隙和啮合过程中能量耗散的渐开线内啮合直齿轮传动系统动态啮合力计算模型;根据内啮合直齿轮啮合原理和轮齿受力情况,对其啮合过程进行动作分解,建立时变齿侧间隙下具有5种啮合状态的渐开线内啮合直齿轮系统非线性动力学模型;构造5种不同的Poincaré映射,明晰5状态啮合行为特征;通过相图与动态啮合力时间历程图揭示系统多状态啮合行为的产生机理。结果表明,随着啮合频率逐渐增大,系统出现单双齿齿面啮合,动态啮合力在方向上的突变导致轮齿脱离与单双齿齿背啮合,引起轮齿间的冲击振动行为,当啮合频率较大时,系统即使表现出稳定的啮合状态,但仍然发生单双齿脱啮。以往的内啮合齿轮系统动力学模型无法揭示其多状态啮合特性,该文针对多状态啮合行为对内啮合齿轮传动周期内非线性振动特性进行分析。 展开更多

关键词 内啮合直齿轮 多状态啮合 动态啮合力 非线性振动

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