回溯2017那些“動”起來的機械動力學

行星齒輪傳動具有高扭矩、高傳動比、高可靠性、高平穩性和高傳動效率等優點,廣泛應用于汽車、航空、船舶、風力發電、重型機械等領域,但是系統振動噪聲和過大的動載荷一直是學術界和工業界研究和關注的焦點。近20 年來,隨著齒輪傳動向高功率密度、高精度、低振動、高可靠等方向發展,出現了更多針對行星齒輪傳動的研究?,F有行星輪系研究主要集中在動力學建模、自由振動、動態響應、固有特性及參數敏感性等方面。

為實現多級行星輪系動力學性能精準預測及耦合振動分析,針對傳統集中質量法精度不高和大規模有限元模型計算量大、后處理困難的問題,重慶大學魏靜、張愛強秦大同、舒銳志在《考慮結構柔性的行星輪系耦合振動特性研究》(《機械工程學報》2017年1期)一文中,基于軸系單元法提出了一種針對多級行星輪系高效建模與耦合振動分析的建模方法。考慮齒圈、行星架以及軸系等結構柔性影響,建立能夠反映其尺寸結構和動力學特性的軸系單元模型,實現多級行星輪系耦合振動特性分析,為多級行星齒輪傳動的動態設計提供可靠數據支撐。

回溯2017那些“動”起來的機械動力學的圖1

圖  多級行星輪系軸系單元劃分

主創簡介

魏靜(通信作者),男,1978 年出生,博士,教授。主要研究方向為機械傳動、齒輪系統動力學。

張愛強,男,1990 年出生,博士研究生。主要研究方向為機械傳動、齒輪系統動力學。

秦大同,男,1956 年出生,博士,教授。主要研究方向為機械傳動、車輛動力傳動。

舒銳志,男,1985 年出生,博士研究生。主要研究方向為機電傳動系統。

眾所周知,齒輪傳動是現代工業中應用最為廣泛的一種機械傳動方式。內嚙合齒輪傳動具有結構尺寸小、滑動系數低、傳動效率高、接觸應力小、彎曲強度大、承載能力強、使用壽命長、傳動平穩等特點而廣泛應用于行星齒輪傳動中。隨著工業生產和科學技術的飛速發展,對行星齒輪傳動的需求日益加大,同時對傳動的要求也越來越高,尤其是對于那些要求高速、重載、體積小、質量小、結構緊湊、傳動高效和運轉平穩等的動力傳動裝置。重合度作為衡量齒輪傳動連續性的重要指標之一,是影響齒輪強度的重要因素。提高內嚙合齒輪傳動的重合度是推進行星齒輪傳動向高速、重載、小型、低振動和噪聲等方向發展的重要舉措之一。

軍事交通學院貴新成、詹雋青、葉鵬、李紅勛在《高重合度內嚙合復合擺線齒輪傳動設計與分析》(《機械工程學報》2017年1期)一文中提出了一種具有高重合度的新型內嚙合復合擺線齒輪副(以下簡稱內嚙合擺線齒輪副)并指出了其應當滿足的條件,利用嚙合坐標系,給出了整個嚙合過程中嚙合線的位置及其方程,建立了共軛齒廓方程,推導了齒輪端面重合度的統一計算公式,推算了該內嚙合擺線齒輪副的最大重合度,通過與漸開線內齒輪副的對比,分析了影響重合度的有關因素及其可能提高途徑,為提高齒輪的承載能力和傳動性能、減小齒輪傳動裝置的結構尺寸提供了理論依據和方法參考,同時實現了該內嚙合擺線齒輪傳動設計的參數化建模,經有限元仿真和光彈試驗驗證了該內齒輪副傳動理論的正確性和方案的可行性。

回溯2017那些“動”起來的機械動力學的圖2

圖1  用環氧樹脂試制的新型內嚙合擺線齒輪傳動機構

回溯2017那些“動”起來的機械動力學的圖3

圖2  光彈試驗加載測試情況

主創簡介

貴新成,男,1990 年出生,博士研究生。主要研究方向為軍用車輛設計與試驗工程。

詹雋青(通信作者),男,1960 年出生,博士,教授,博士研究生導師。主要研究方向為軍用車輛傳動技術和總體設計、特種車輛底盤設計與整車改裝。

葉鵬,男,1979 年出生,碩士,講師。主要研究方向為軍事裝備和科技成果管理。

李紅勛,男,1981 年出生,博士研究生,副研究員。主要研究方向為軍用特種車輛裝備設計與仿真。

最后小編要帶大家回顧的是柔性機構方面的內容。柔性機構研究在近30 年間得到了迅猛發展。共軛凸輪打緯機構高速運轉時應視為柔性機構,因其廣泛應用于高速織機中,對其進行深入且全面的動力學特性研究,會提升織機整體性能,提高生產效率。目前對高速共軛凸輪打緯機構的研究僅停留在簡單動力學建模和運動學研究上,或者應用虛擬軟件對機構進行動態建模獲取其動態性能指標。而應用有限元法結合Kane方程建立精確動力學模型,是了解和優化該機構動力學性能的關鍵。對于打緯機構及其他柔性機構的研究國內外已取得一定的研究基礎。許多研究團隊在科研工作中為柔性構件的動態建模及仿真研究奠定了一定基礎,結合共軛凸輪打緯機構實際工況進行研究可更加深入了解其動態特性。

天津工業大學魏展、金國光、袁汝旺、李博在《高速共軛凸輪打緯機構柔性動力學分析》(《機械工程學報》2017年3期)一文中基于有限元法對打緯機構柔性構件進行有效離散化,為建立精確的動力學模型提供物理模型基礎;應用Kane 方程結合模態綜合技術建立共軛凸輪打緯機構動力學模型,不僅形式簡單,求解時也可大大節約計算資源?;谠搫恿W模型,分別對凸輪轉速、打緯阻力、結構參數對動態響應的影響進行仿真。結果表明,轉速提高和打緯阻力帶來的機構變形不足以影響打緯性能,但轉速變化對機構加速度影響明顯。研究結果為改善各實際工況和結構參數下打緯機構的動態性能提供了依據,也為更精確地動態優化設計高速打緯機構奠定了理論基礎。

回溯2017那些“動”起來的機械動力學的圖4

圖  柔性仿真環境

主創簡介

魏展,男,1986 年出生,博士研究生,講師。主要研究方向為柔性機構動力學。

金國光(通信作者),男,1963 年出生,博士,教授,博士研究生導師。主要研究方向為機構學、柔性機構動力學。

登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP