考虑传动轴转动的IVECO动力学分析

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RV减速器传动系统动力学分析与试验研究

RV减速器传动系统动力学分析与试验研究

RV减速器传动系统动力学分析与试验研究张圆东肖正明吴利荣(昆明理工大学机电工程学院)摘要以RV320E减速器为研究对象,利用集中参数法对系统建立扭转动力学方程,在建立模型过程中考虑第1级减速器齿轮时变啮合刚度等因素的影响,运用数值方法求解振动传动系统的固有特性和动态响应,并通过试验方法与理论值进行比较,验证模型的正确性"试验结果表明:动力学模型仿真结果与理论数据吻合良好,并且建立的模型精细化程度高,为传动系统的结构设计、故障诊断与动力学优化奠定基础。

关键词RV减速器扭转动力学方程固有特性中图分类号TH132.46文献标识码A符号说明!——单齿变形区的宽度,!=12mm;"gm——摆线轮1与曲柄轴阻尼系数;"'25——摆线轮2与曲柄轴阻尼系数;——摆线轮1与太阳轮阻尼系数;"&'2+—摆线轮2与太阳轮阻尼系数;"pg——行星轮1与曲柄轴阻尼系数;"h-2®——行星轮2与曲柄轴阻尼系数;"h-3®——行星轮3与曲柄轴阻尼系数;——行星轮与太阳轮阻尼系数;",+——输入轴与太阳轮阻尼系数;"——输出轴阻尼系数;——曲柄轴与摆线轮啮合处的阻尼系数;E——摆线轮与针齿的弹性模量,本项目RV减速器为RV320E,针齿和摆线轮的材料一样,均为GCr15"故E=2.06x105MPa;%i——输入端等价啮合力;%——摆线轮与针齿的啮合力;F%'——摆线轮在特定位置的最大啮合力;%——输出端等价啮合力;——平均啮合刚度;——齿轮刚度谐波项;'(()——时变啮合刚度;----摆线轮单齿啮合刚度;----双齿啮合刚度;动态响应文章编号(000".?.:%:"!])0(-0040-09 'm2-----单齿啮合刚度;K----啮合刚度;——短幅系数;K(()——系统时变啮合刚度;Kb'g——摆线轮1与曲柄轴刚度系数;K bx2qj——摆线轮2与曲柄轴刚度系数;Kg——摆线轮1与太阳轮刚度系数;)'2+——摆线轮2与太阳轮刚度系数;K hp1——行星轮1刚度系数;K,p2——行星轮2刚度系数;K,P3——行星轮3刚度系数;K hp1qj——行星轮1与曲柄轴刚度系数;K hp2)i——行星轮2与曲柄轴刚度系数;K hp3qj——行星轮3与曲柄轴刚度系数;Kh-qj——行星轮与曲柄轴刚度系数;K hps——行星轮与太阳轮刚度系数;K,+——输入轴与太阳轮刚度系数;K/=——摆线轮与针齿时变啮合刚度;K——输出轴刚度系数;Kqj&'——曲柄轴与摆线轮啮合处的刚度系数;*----中心距;+----啮合轮齿个数的最大值;,----质量矩阵;----输入端的当量质量;——摆线轮1的当量质量;!b%2——摆线轮2的当量质量;!hpL—行星轮1的当量质量;!hp2——行星轮2的当量质量;—!行星轮3的当量质量;!*一一输出端的当量质量;—太阳轮的当量质量;"—一啮合轮齿个数;n——啮合轮齿个数的最小值;#——啮合总个数;$c------—摆线轮的有效半径;厂hp―一行星轮的有效半径#$hp=5mm;%——啮合线长度;&-—摆线轮上的位移;'—!啮合时间;T——添加在摆线轮上的扭矩;)—一振动加速度;咒#—一输入轴振动加速度;兀b%#—!摆线轮1的振动加速度;兀b%2—!摆线轮2的振动加速度;兀h p1—!行星轮1的振动加速度;兀h p2—!行星轮2的振动加速度;兀h p3—!行星轮3的振动加速度;)*!输出轴振动加速度;兀+—!太阳轮的振动加速度;*—!振动位移;^bxlqj—摆线轮1与曲柄轴相对振动位移;*bx2qj—摆线轮2与曲柄轴相对振动位移;*hp1一—行星轮1振动位移;*hp2一!行星轮2振动位移;*hp3一!行星轮3振动位移;^hplqj!行星轮1与曲柄轴相对振动位移;*hp2qj!行星轮2与曲柄轴相对振动位移;*hp3qj!行星轮3与曲柄轴相对振动位移;—hp+!行星轮与太阳轮相对振动位移;X*——!输出轴振动位移;*+—!太阳轮振动位移;+p—一啮合齿宽;!----!角速度;——第,阶固有圆频率;"—齿轮刚度谐波相位;#——重合度;$---摆线轮的泊松比,“=0.3;%町一摆线轮的接触变形(最大应力处);!(&),—单齿啮合间隙;&——摆线轮与针齿啮合间隙;'---初始相位角;(—啮合角;----各构件相应的第,阶振型矢量。

重载汽车传动轴系统动力学分析

重载汽车传动轴系统动力学分析

重载汽车传动轴系统动力学分析随着社会和经济的不断发展,重载汽车逐渐成为物流行业中不可或缺的运输工具,而传动轴作为汽车动力传动的重要组成部分,在保证汽车安全运行和动力性能的同时,也受到了越来越多的关注。

本文结合实际情况,对重载汽车传动轴系统的动力学进行了分析。

一、传动轴系统的概述传动轴是汽车传动系统的重要部分,主要由万向节、传动轴壳体和联轴器等多个部件组成。

它的主要功能是将发动机产生的动力传递到驱动轮以推动车辆行驶。

在重载汽车中,传动轴系统承受着很大的扭矩、冲击和振动等各种不利因素,因此其稳定性和耐久性一直是大家关注的焦点。

二、传动轴系统的动力学分析1. 扭矩与扭转角扭矩是用来表示传动轴系统承受的力的大小的物理量,它与驱动轮的径向载荷、路面摩擦系数、路面坡度等多方面因素有关。

而扭转角则是传动轴在运动时所发生的扭转变形的角度。

最大扭转角的出现往往会给传动轴系统带来较大的应力,并对传动轴的寿命和性能造成不良影响。

2. 振动重载汽车在行驶时,会因为路面不平而产生较大的振动,而传动轴系统本身也会因为不平衡和偏转而产生振动。

这会对传动轴系统的安全性、稳定性和耐久性造成很大的影响。

因此,需要从原材料、工艺、设计等多个方面进行优化和改进,以提高传动轴系统的抗振性和耐久性。

3. 动平衡动平衡是传动轴系统动力学中的一个重要环节,其目的是消除传动轴系统在运动中的振动和噪声,提高传动效率和传动轴寿命。

传动轴在生产时,需要进行精密的加工和校正,以保证其动平衡性。

同时,在使用过程中,需要定期进行维护和检测,及时发现和解决传动轴系统中的问题。

三、传动轴系统的优化方案为了提高传动轴系统的性能和耐久性,需要从多个方面进行优化,包括:1. 优化材料和工艺,选择高强度、高抗疲劳性材料,采用先进的加工工艺,以提高传动轴的抗扭矩和抗振性能。

2. 优化设计,使用CAE技术对传动轴系统进行优化设计,加强金属材料的选择和加工工艺的控制,优化系统的强度和刚度。

高速列车轴系统动力学分析

高速列车轴系统动力学分析

高速列车轴系统动力学分析高速列车是一种以高速运行为特点的现代化交通工具,轴系统是高速列车运行中至关重要的组成部分。

动力学分析是研究轴系统运动规律和其相互作用的科学方法。

本文将对高速列车轴系统进行动力学分析,探讨其对高速列车运行安全和舒适性的影响。

首先,动力学分析的目标是通过研究高速列车轴系统的运动学和力学特性,揭示其运行过程中的力、速度以及变形等关键因素。

这种分析可以帮助我们理解轴系统在高速运行中的工作原理,为设计和改进高速列车的轴系统提供理论基础。

在高速列车的轴系统中,一个重要的因素是系统的稳定性。

高速列车在运行过程中产生的惯性力、离心力和弯曲力等会对轴系统造成巨大的挑战。

动力学分析可以确定系统的稳定性边界,从而避免安全隐患。

例如,在高速列车进行转弯时,轴系统会承受侧向力,动力学分析可以帮助确定适当的车体结构和轴系统布局,以确保列车在转弯时能够保持稳定。

另一个重要的因素是高速列车轴系统的振动问题。

高速列车的高速运行会导致轴系统产生各种振动,包括纵向振动、横向振动和扭转振动等。

这些振动会对列车乘客的舒适性产生负面影响,并可能导致轴系统的疲劳和损坏。

动力学分析可以评估轴系统的振动特性,并为最小化振动提供工程解决方案。

例如,通过选择合适的材料和结构设计,可以减小振动的幅度和频率,提供更平稳的乘车体验。

此外,高速列车轴系统的动力学分析还可以用于研究列车的能量效率。

通过分析列车在高速运行中的能量转换和损耗过程,可以确定系统的能量利用效率,并优化列车的设计和操作。

这不仅有助于节省能源和减少环境污染,还能够提高列车的经济性和竞争力。

除了以上提到的因素,高速列车轴系统的动力学分析还可以考虑其他影响因素,如轨道不平度、车轮和轨道的磨损以及气动力等。

综合考虑这些因素,可以绘制出轴系统的动力学模型,并利用数值模拟和实验测试等方法进行验证和改进。

总结起来,高速列车轴系统的动力学分析是一项复杂而重要的任务。

通过深入研究列车轴系统的运动学和力学特性,我们可以更好地理解高速列车的运行机理,提高列车的运行安全性和乘车舒适性。

基于有限元法的试验机转轴动力学分析

基于有限元法的试验机转轴动力学分析
分析 结果说明转轴左端前后方向和竖直方向的弯曲振 动模 态比较容 易引起转轴的共振 。分析结果为转轴结构的进一步
优化提供 了理论参考。
关键词 : 试验机转轴 ; 动态特性 ; 模态分析 ; 谐响应分析
中图分类号 : T H1 6
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 1 — 3 9 9 7 ( 2 0 1 3 ) 0 7 — 0 1 3 7 — 0 3
t e p h a r t ft o e h s h i s e si a e r t o c a l l  ̄ e i t s r e s o n a n c e . I n o n e w o r d , t h e r e s u l t s ft o h e a n a l y s e s p r o v i d e口t h e o r e t c i a l r e f e r  ̄ ee n , 0 r f u r t er h o p t i mi z ti a o n ft o e h s h s t r u c t u r e .
Dy n a mi c s An a l y s i s o f Te s t Ma c h i n e Sh a f t B a s e d o n F i n i t e El e me n t Me t h o d
WE N G u a n g , Z HO U G u i - y u a n , WA N G J u a n , WAN G C a i - y u n , L I U Q i - y u e
第 7期 2 0 1 3年 7月
机 械 设 计 与 制 造
Ma c h i n e r y De s i g n & Ma n u f a c t u r e 1 3 7

船舶齿轮传动轴的动力学分析与优化

船舶齿轮传动轴的动力学分析与优化

船舶齿轮传动轴的动力学分析与优化船舶的齿轮传动轴是将引擎的动力传递至船舶的推进装置,并起到承载和传递动力的重要组成部分。

在航海过程中,船舶齿轮传动轴的设计和性能直接影响到船舶的运行效率、可靠性和安全性。

因此,对船舶齿轮传动轴进行动力学分析与优化至关重要。

首先,船舶齿轮传动轴的动力学分析是评估轴的运动和受力情况的过程。

传动轴在工作过程中承受扭矩和转速的变化,因此,对轴的承载能力和疲劳强度进行动力学分析是必要的。

通过使用计算机辅助设计(CAD)软件和有限元分析(FEA)工具,可以建立精确的船舶齿轮传动轴模型,并模拟不同工况下的受力情况。

动力学分析可以帮助工程师了解传动轴在不同负载情况下的应力分布以及可能的疲劳破坏位置。

其次,在动力学分析的基础上,优化船舶齿轮传动轴设计是提高其性能的重要手段。

优化设计的目标是提高传动轴的可靠性、减小重量和成本。

在优化设计过程中,需要综合考虑传动轴的强度、刚度、稳定性和动力性能等因素。

通过改变轴的几何形状、材料选择和制造工艺,可以获得更优化的设计方案。

例如,增加轴的直径、采用高强度材料、使用表面处理技术等方法都可以提高传动轴的承载能力和疲劳寿命。

此外,船舶齿轮传动轴的动力学分析与优化也涉及到轴的动态平衡和振动问题。

不平衡质量将引起传动轴的振动,导致船舶在高速运行时产生噪音和振动,对船体和其他装置造成损坏。

因此,需要进行传动轴的动态平衡调整,将不平衡质量修正至最小。

同时,通过引入振动控制技术,如使用减振器和阻尼器等装置,可以减小传动轴的振动幅度,提高船舶的舒适性和稳定性。

最后,船舶齿轮传动轴的动力学分析与优化还需要考虑实际工作环境的特殊要求。

例如,在恶劣的海况下,船舶特别容易受到颠簸和震动的影响,这对传动轴的设计和性能提出了更高的要求。

此外,船舶齿轮传动轴还需要考虑工作温度、湿度、腐蚀等因素,选择合适的材料和润滑方式,以确保传动轴在不同工况下的可靠性和稳定性。

总之,船舶齿轮传动轴的动力学分析与优化是确保船舶传动系统正常运行和提高船体性能的重要任务。

电主轴角接触球轴承动力学建模及分析

电主轴角接触球轴承动力学建模及分析

电主轴角接触球轴承动力学建模及分析电主轴角接触球轴承动力学建模及分析摘要:本文针对电主轴角接触球轴承的动力学特性进行建模和分析。

首先,介绍了角接触球轴承的运动原理和结构特点。

然后,根据牛顿第二定律和运动学方程,建立了电主轴角接触球轴承的动力学模型。

接着,通过分析电主轴角接触球轴承的受力情况,推导了轴承的接触角和接触应力的计算公式。

最后,通过数值模拟和实验验证,分析了电主轴角接触球轴承的动力学性能,并提出相应的优化策略。

关键词:电主轴;角接触球轴承;动力学建模;接触角;接触应力1 引言电主轴角接触球轴承是一种重要的旋转设备中的关键部件,广泛应用于航空航天、汽车、机床等领域。

其主要作用是支撑和传递旋转运动,承受轴向和径向载荷。

因此,对电主轴角接触球轴承的动力学特性进行深入研究,对于提高轴承性能和延长使用寿命具有重要意义。

2 角接触球轴承的运动原理和结构特点角接触球轴承由内外环和一组钢球组成,其具有较大的接触角,适用于承载径向和轴向载荷。

在运动过程中,钢球通过滚动接触来传递载荷,并且由于接触角的存在,轴承的刚度和承载能力较高。

3 电主轴角接触球轴承的动力学建模电主轴角接触球轴承的动力学建模是分析其运动特性和受力情况的基础。

根据牛顿第二定律和运动学方程,可以建立相应的动力学模型。

假设电主轴角接触球轴承忽略滚动摩擦和干扰,忽略钢球与轨道的滑动摩擦,则可以得到以下运动方程:\[F_{ax}=m\cdot \ddot{x}-(Fr\cdot \sin(\phi)+Fa\cdot\cos(\phi))\]\[F_{ay}=m\cdot \ddot{y}-(Fr\cdot \cos(\phi)-Fa\cdot\sin(\phi))\]其中,\(F_{ax}\)和\(F_{ay}\)分别为钢球在x和y方向的受力;\(m\)为钢球的质量;\(x\)和\(y\)分别为钢球在x和y方向的位移;\(Fr\)为径向载荷;\(Fa\)为轴向载荷;\(\phi\)为接触角。

风电轴承的动力学模态分析

风电轴承的动力学模态分析

风电轴承的动力学模态分析随着可再生能源的发展和应用,风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,得到了广泛的关注和应用。

在风力发电系统中,风电轴承作为关键部件之一,起着支撑、传动和减少能源损耗的作用。

为了提高风力发电系统的可靠性和性能,对风电轴承进行动力学模态分析是非常重要的。

动力学模态分析是指对结构系统的或机械系统的自由振动和强迫振动进行分析和研究,以确定系统的振动特性、固有频率和振型等。

在风电轴承的动力学模态分析中,通常采用有限元方法对风电轴承进行建模并进行模态分析。

首先,进行有限元模型的建立。

有限元模型是指将连续的物体分割成有限个子域,通过有限个自由度的位移解析子域内部的位移场,并满足子域间位移的连续性和力的平衡,以求解结构系统的运动方程。

在风电轴承的动力学模态分析中,可以将轴承系统按照材料特性和几何形状进行离散化,建立相应的有限元模型。

其次,进行边界条件和材料参数的设定。

在进行有限元模型的建立时,需要确定合适的边界条件和材料参数。

边界条件是指维持系统平衡和限制系统自由度的条件,如固支条件、自由支承条件等。

材料参数是指轴承系统的材料特性,如材料的弹性模量、泊松比等。

合理设置边界条件和材料参数对动力学模态分析的准确性和可靠性至关重要。

然后,进行模态分析。

模态分析是通过求解系统的特征值问题,得到系统的固有频率、振型和振动模态等。

在风电轴承的动力学模态分析中,可以通过数值方法求解系统的特征值问题,得到风电轴承的固有频率和振型。

最后,进行模态分析结果的分析和评价。

在得到风电轴承的固有频率和振型后,需要对模态分析结果进行进一步的分析和评价。

通过对模态分析结果的分析,可以确定风电轴承的振动特性,判断系统是否存在共振问题,避免系统的振动干扰和损坏。

风电轴承的动力学模态分析对于优化轴承设计、提高风力发电系统的可靠性和性能具有重要意义。

通过动力学模态分析,可以确定合适的结构参数和材料参数,提高轴承的工作效率和寿命。

简化滚动轴承变速箱体的显示动力学分析

简化滚动轴承变速箱体的显示动力学分析

则处于静态 的滚动轴承接触刚度计算公式


_等= 1 l 丽 i m
( 6 )
14 滚动 轴承 的油 膜 刚度 .
滚动轴 承在实际运转过程 中,由于润滑油的存 图 2 齿 轮 箱 整 体 模 型 图 3 箱 体 中齿 轮 轴 模 型 在 ,滚子与 内圈和外圈接触 的部位分别会有一层 油 M 54 5 F 2 有 个齿轮轴 ,每个齿轮轴通过 2 轴 个 膜, 导致了滚动轴承中心实际的位移发生改变 , 同时 承 与变 速箱箱 体相 连 。 改变 了滚动 轴 承 的刚度 。 设滚子与内圈和外 圈之间的油膜厚度分别为 h 本文 主要进行箱 体轴 承接触 部位 的动力 学 分 和 h, 利用 D wo — i is 公式计算 , o s Hg no n g n 最小油膜厚 析 , 不考虑齿轮轴啮合应力变化 , 将箱体有 限元模 型 度分 别 为[ 3 1 设为柔性体 , 齿轮轴模型设为刚性体 。 型建成后共 模 ^_ =0 8 ̄ 47 i 7 柏 1r 7— )3+ ) m1 . o 57 ), ( +) ( y ( m 2 n( n a R Q 1 』1 n 0 有3 4万个柔性单元 。轴承简化模型 , 一般将滚子设
T e E piiDy a c ay i f h l g B a ig Si lid Ge r b x h x l t n misAn lss o e Rol e r mpie a - o c t i n n f
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传动系统的动力学分析

传动系统的动力学分析

传动系统的动力学分析传动系统是指由多个传动元件组成的系统,用于传递机械装置中的动力。

在工程领域中,动力学分析对传动系统的设计和优化非常重要。

本文将对传动系统的动力学进行分析,并探讨其中的关键问题。

一、传动系统的基本原理传动系统通常由齿轮、皮带、链条等传动元件组成,通过它们之间的相互联动完成力的传递。

在传动过程中,会产生一定的动力损耗和振动。

二、动力学分析方法1. 等效刚度法等效刚度法是一种常用的动力学分析方法,它将传动系统简化为等效系统,通过估计系统的刚度、阻尼和质量来确定系统的振动特性。

通过求解等效系统的运动方程,可以得到传动系统的响应和稳定性。

2. 动力学模型法动力学模型法是一种基于数学模型的动力学分析方法,它通过建立传动系统的数学模型,利用运动学和动力学原理求解系统的动态响应。

常用的动力学模型包括箱模型、齿轮动力学模型等,可以根据具体情况选择合适的模型进行分析。

三、传动系统的振动分析传动系统的振动是影响传动效果和寿命的重要指标之一。

在动力学分析中,需要对传动系统的振动进行评估,并对振动产生的原因进行分析。

常见的振动包括机械振动、齿轮啮合振动等,可以通过振动传感器等设备进行测量和分析。

四、传动系统的功率分析功率是传动系统的重要参数,用于衡量系统的传递能力和效率。

在动力学分析中,需要对传动系统的功率进行评估,并分析各个传动元件的功率损耗。

通过功率分析,可以优化传动系统的设计和选用合适的传动元件。

五、传动系统的稳定性分析传动系统的稳定性是指系统在运行过程中是否出现不稳定现象,如振动、冲击等。

在动力学分析中,需要对传动系统的稳定性进行评估,并通过合理的设计和控制措施来提高系统的稳定性。

常用的稳定性分析方法包括受限制运动法、频率分析法等。

六、传动系统的故障分析传动系统的故障会影响系统的正常运行和寿命。

在动力学分析中,需要对传动系统的故障进行分析,并通过有效的故障诊断和预测来提高系统的可靠性和维修效率。

RV减速器动力学分析

RV减速器动力学分析

RV减速器动力学分析
RV减速器是一种常用于机械传动系统中的重要组件,它能够将高速旋转的输入轴转换为低速高扭矩的输出轴。

在实际应用中,了解RV减速器的动力学特性对于设计和优化传动系统至关重要。

首先,我们需要了解RV减速器的结构。

RV减速器包含一个内部齿轮和一个外部齿轮,它们之间通过滚子传动实现转动。

内部齿轮由输入轴带动,外部齿轮与输出轴直接相连。

在传动过程中,内部齿轮的旋转速度通过滚子传动作用于外部齿轮,使得输出轴的旋转速度减小,但扭矩增加。

在RV减速器的动力学分析中,我们主要关注减速器的转矩传递和转速变化。

在输入轴施加一定的转矩时,由于滚子传动的摩擦,一部分转矩会在减速器内部产生损耗。

因此,输出轴的实际扭矩会小于输入轴施加的转矩。

这种转矩损耗主要来自于滚子传动的滚动摩擦和齿轮之间的啮合损耗。

另外,RV减速器的转速变化也是动力学分析的重要内容。

在减速器运行过程中,输入轴的旋转速度会通过滚子传动传递到输出轴,但由于滚子传动的滑动摩擦,减速器的输出轴速度会略微降低。

这种速度降低主要来自于滚子在齿轮之间的滑动摩擦,以及滚子与齿轮之间的弹性变形。

除了转矩传递和转速变化外,RV减速器的动力学分析还需要考虑其他因素,例如减速器的刚度和弯曲振动。

减速器的刚度决定了其对外部载荷的响应能力,而弯曲振动则可能影响减速器的运行稳定性和寿命。

综上所述,RV减速器的动力学分析是一项复杂而重要的工作。

通过分析减速器的转矩传递、转速变化、刚度和振动等动力学特性,我们可以更好地理解减速器的运行机理,为传动系统的设计和优化提供指导。

基于Fisher理论的汽车动力传动轴系故障诊断分析

基于Fisher理论的汽车动力传动轴系故障诊断分析

曾 鑫
ZENG Xj n


( 武汉软 件工程职业学 院,武汉 4 3 0 2 0 5 ) 要 :以汽车动力传动轴系为研 究对象 ,探讨 了一种基于F I s h e r 判别分析的汽车动力传动轴系故障诊
断方法 。采用低通滤 波方法对采 集到 的振动信 号进行降噪处 理 ,根据处理后 的振动信号计 算 得到 能够反映设备状态的时域和频域的无量纲特征参数 ,运用D I 识别 指标选取诊断敏感度较高 的特征 参数 ,基 于F i s h e r 判别分 析从统计 学角度将特征参 数从多维 向一维投影来 实现 状态识 别 问题的简化 ,结合逐次诊 断方 法更精确 的判 别设备状 态。针对汽车动 力传动轴系常 见故障 ( 不平衡 、不 对中等)分析故 障机理 , 设计 了轴系的故 障诊 断试验 , 通过 试验验证 了此诊断 方法的 实用性 。 关键词 : 故障诊 断;F i s h e r 判别分析 ;特征参数 ;轴系 中圈分类号 :T P 1 5 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 9 —0 1 3 4 ( 2 0 1 5 ) 0 8 ( 上) 一0 1 1 8 —0 5
韩 国全 北大 学 的Hu a S u 和Ki l t o Ch o n g 提 出 了一种基 于感
旋 转设 备 的检测 与诊 断 的根本 任务 就 是根据 旋转 设 备 的运行信 息来识别其状 态,其实质就是状态 识别;汽车
动力传动轴系的故障诊断亦是如此。通过振动信号计算得
到 的特 征参 数 ,可 以表示 振动信号特点并敏锐 反应 设备状
障模式 进行 分类 ,那 么故 障诊 断 问题就 转化 为模 式识 别
问题 。奥地 利维 也 纳科 技大 学 的L u k a s Ha f f n e r 等 人提 出

双列圆锥滚子轴承拟动力学分析

双列圆锥滚子轴承拟动力学分析

双列圆锥滚子轴承拟动力学分析商慧玲,孙伟,李震,张军飞(大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116024)来稿日期:2018-10-27基金项目:辽宁省科技创新重大专项项目—大轴重铁路货车滚动轴承(2015106009)作者简介:商慧玲,(1992-),女,山东德州人,硕士研究生,主要研究方向:轴承设计;孙伟,(1967-),男,黑龙江哈尔滨人,博士研究生,教授,主要研究方向:机械设计学1引言轴承是铁路列车的关键零件之一。

轴承支撑着车体的质量和载荷,是车辆稳定高速运行的基本保障[1]。

随着轴承使用工况越来越苛刻,极限性能不断提升,拟静力学分析模型对高速轴承的动态性能计算精度低,而且拟静力学分析模型由于考虑因素不完整,计算精度不能满足要求。

因此建立计算精度较高而又实用的轴承拟动力学性能计算模型显得格外重要[2]。

关于拟动力学方面的研究,在国外比较成熟的为文献[3-4]针对双列圆锥滚子轴承建立的拟动力学模型,考虑游隙、转速、径向力等对轴承摩擦热进行了研究;在国内,文献[5]通过建立圆柱滚子轴承的瞬态拟动力学模型,对保持架的质心轨迹特性进行了运动仿真的研究;文献[6]建立了圆柱滚子轴承和球轴承的拟动力学模型,研究了工况参数和结构参数对轴承动态性能(旋滚比,PV值—接触微区上的应力P 与对应位置上的相对滑动速度V 的乘积,滑动率和刚度)的研究。

文献[7]通过建立高速轻载圆柱滚子轴承运动学和动力学模型,对不同工况下轴承的打滑进行了研究。

国内目前考虑因素更为全面的拟动力学模型研究对象多为球轴承和滚子轴承,而针对圆锥滚子轴承拟动力学模型的研究极少。

考虑轴承内部摩擦,润滑剂和保持架等因素的影响,建立了双列圆锥滚子轴承(5+3n )自由度拟动力学模型,以某动车轴箱轴承为研究对象,得到轴承内部各滚动单元角速度以及滚子与内外圈接触处相对滑动速度的分布,并对不同游隙下滚子的打滑率和内外圈PV 值动态性能进行了研究。

2双列圆锥滚子轴承拟动力学模型滚动轴承拟动力学分析方法的核心思想为考虑轴承内部各零件之间的摩擦力,润滑剂以及保持架等因素的影响。

万向传动的运动和受力分析甄选

万向传动的运动和受力分析甄选

万向传动的运动和受力分析(优选.)第三节 万向传动的运动和受力分析一、单十字轴万向节传动当十字轴万向节的主动轴与从动轴存在一定夹角α时,主动轴的角速度ω1与从动轴的角速度ω2之间存在如下关系12212cos sin 1cos ϕααωω-=(4-1)式中,φ1为主动轴转角,定义为万向节主动叉所在平面与万向节主、从动轴所在平面的夹角。

由于cosα是周期为 2π 的周期函数,所以ω2/ω1,也为同周期的周期函数。

当φ1为0、π时,ω2达最大值ω2max 。

且为ω1/cosα;当φ1为π/2、3π/2时,ω2有最小值ω2min 。

且为ω1 cosα。

因此,当主动轴以等角速度转动时,从动轴时快时慢,此即为普通十字轴万向节传动的不等速性。

十字轴万向节传动的不等速性可用转速不均匀系数 k 来表示ααωωωtan sin 1min 2max 2=-=k (4-2) 如不计万向节的摩擦损失,主动轴转矩T 1和从动轴转矩T 2与各自相应的角速度有关系式T 1ω1= T 2ω2,这样有11222cos cos sin 1T T αϕα-= (4-3)显然,当ω2/ω1最小时,从动轴上的转矩为最大T 2max =T 1/cosα;当ω2/ω1最大时,从动轴上的转矩为最小T 2min =T 1cosα。

当T l 与α一定时,T 2在其最大值与最小值之间每一转变化两次;具有夹角α 的十字轴万向节,仅在主动轴驱动转矩和从动轴反转矩的作用下是不能平衡的。

这是因为这两个转矩作用在不同的平面内,在不计万向节惯性力矩时,它们的矢量互成一角度而不能自行封闭,此时在万向节上必然还作用有另外的力偶矩。

从万向节叉与十字轴之间的约束关系分析可知,主动叉对十字轴的作用力偶矩,除主动轴驱动转矩T l ,之外,还有作用在主动叉平面的弯曲力偶矩T l ′。

同理,从动叉对十字轴也作用有从动轴反转矩T 2和作用在从动叉平面的弯曲力偶矩T 2′。

在这四个力矩作用下,使十字轴万向节得以平衡。

船舶齿轮传动轴的弹塑性动力学分析与优化

船舶齿轮传动轴的弹塑性动力学分析与优化

船舶齿轮传动轴的弹塑性动力学分析与优化随着航海技术的不断进步和船舶设计的不断创新,船舶的性能要求也越来越高。

作为船舶传动系统的重要组成部分,船舶齿轮传动轴在船舶运行过程中起着至关重要的作用。

它承载着巨大的载荷,并且在运行过程中会受到复杂的动力学和热力学负载。

因此,对船舶齿轮传动轴进行弹塑性动力学分析和优化设计具有重要的意义。

船舶齿轮传动轴的弹塑性动力学分析是指在船舶运行过程中,通过应力、应变和变形等参数对齿轮传动轴的力学行为进行研究。

这种分析可以帮助我们更好地理解齿轮传动轴在运行过程中的动力学特性,为改进传动轴的设计和优化提供指导。

首先,弹塑性动力学分析需要考虑齿轮传动轴的力学行为。

在传动过程中,齿轮传动轴会受到弯曲、扭转、剪切等多种力学载荷的作用。

因此,我们需要通过有限元分析等方法,计算出传动轴的应力、应变和变形等参数。

这些参数可以帮助我们评估传动轴在不同工况下的受载能力,找出传动轴可能存在的弱点,并进行相应的改进。

其次,弹塑性动力学分析还需要考虑齿轮传动轴在运行过程中的动态响应。

船舶在运行中会受到各种力的作用,如涡流力、水流力等。

这些力会通过传动系统传递到齿轮传动轴上,引起轴的振动和动态响应。

因此,我们需要进行模态分析和模态超限告警,找出导致振动和动态响应超限的原因,并采取相应的措施进行改进。

最后,基于弹塑性动力学分析的结果,我们可以对船舶齿轮传动轴进行优化设计。

优化设计的目标是最大程度地提高齿轮传动轴的承载能力和耐久性,同时降低传动轴的重量和成本。

在优化设计中,我们可以采用拓扑优化、几何参数优化等方法,找出最优的传动轴结构和材料组合。

在进行船舶齿轮传动轴的弹塑性动力学分析和优化设计时,需要注意以下几个方面。

首先,需要确保分析模型的准确性和可靠性。

因为船舶齿轮传动轴的工况非常复杂,需要考虑多种力学载荷的作用,因此在建立仿真模型时应尽可能真实地反映实际工况。

其次,需要合理选择材料和制造工艺。

船舶齿轮传动轴通常需要承受高强度和高载荷,因此应选用抗拉强度高、韧性好的材料,并且采用适当的制造工艺确保传动轴的稳定性和可靠性。

船舶齿轮传动轴的温度场分析与优化

船舶齿轮传动轴的温度场分析与优化

船舶齿轮传动轴的温度场分析与优化船舶齿轮传动轴作为船舶主要动力传动组件之一,在航行中承受着巨大的负荷和力矩。

由于传动轴工作时会产生大量的摩擦热量,温度的升高可能会对传动轴的工作性能和寿命产生不良影响。

因此,对船舶齿轮传动轴的温度场进行分析与优化是非常重要的。

1. 温度场分析船舶齿轮传动轴的温度场分析可以通过有限元分析方法来进行。

有限元分析方法是一种常用的工程计算方法,通过将连续物体离散为有限数量的单元,在每个单元内求解物体的温度场分布。

对于船舶齿轮传动轴的温度场分析,可以选择三维有限元分析进行,以考虑轴的几何形状和整体温度分布。

在温度场分析中,需要考虑的因素包括轴材料的热导率、轴材料的传热系数、轴表面的辐射热传输和对流热传输等。

通过对这些因素的综合考虑,可以得到船舶齿轮传动轴在运行过程中的温度场分布。

2. 温度场优化温度场优化是指在分析得到温度场分布后,结合实际工作条件和要求,对船舶齿轮传动轴的传热性能进行改进和优化的过程。

首先,可以考虑通过改进轴材料的导热性能来提高整体的传热效果。

选择具有较高热导率的材料,可以增加传热速度和传热量,降低轴的工作温度,提高传动轴的工作效率。

其次,可以考虑通过优化传动轴的结构形式来改善传热条件。

例如,在传动轴的表面增加散热鳍片或加装散热器等器件,以增加传热表面积,提高对流传热效果,进一步降低轴的工作温度。

此外,还可以考虑通过增加润滑油的供给和冷却来改善传动轴的工作条件。

合适的润滑油供给系统可以在轴承和齿轮传动处形成一层保护膜,减少摩擦,降低温度。

同时,增加冷却系统的冷却效果,可以有效降低轴的工作温度。

最后,通过模拟和实测温度场分布,结合优化措施的效果评估,可以对船舶齿轮传动轴进行进一步改进和优化。

3. 优化效果评估在进行船舶齿轮传动轴温度场优化的过程中,需要进行优化效果的评估。

可以通过实测和模拟温度场分布,与优化前的情况进行比对分析,评估优化措施的实际效果。

通过优化温度场,可以降低传动轴的工作温度,减少热膨胀对轴的影响,提高传动轴的工作效率和寿命。

海洋工程轴承的动力学特性分析与优化

海洋工程轴承的动力学特性分析与优化

海洋工程轴承的动力学特性分析与优化海洋工程轴承是海洋工程中非常重要的组件。

它承载着海洋平台或设备的重量,同时还要承受来自海洋环境的巨大力量。

因此,了解海洋工程轴承的动力学特性,并进行相应的优化和改进,对于确保海洋工程的安全和可靠运行至关重要。

动力学特性分析是研究海洋工程轴承动力学行为的重要方法。

它主要包括对轴承的振动、动载荷、变形和应力等方面的研究。

通过分析这些特性,可以评估轴承的可靠性、寿命以及其对整个海洋工程系统的影响。

首先,海洋工程轴承的振动特性是动力学分析的重要内容之一。

振动是海洋工程轴承在运行过程中产生的一种惯性力。

它对轴承的运行性能和寿命都有着重要影响。

通过对轴承振动特性的研究,可以评估轴承的稳定性和可靠性,进而采取相应的改进措施,提高轴承的振动性能。

其次,动载荷是海洋工程轴承的另一重要动力学特性。

海洋环境中有海浪、海流以及风力等因素的影响,这些因素会对轴承施加周期性的动载荷。

动载荷会引起轴承的应力集中和疲劳破坏,因此对轴承的动载荷特性进行分析与优化,可以有效预防轴承的疲劳损伤,提高轴承的运行寿命。

此外,海洋工程轴承的变形特性也是动力学分析的重要内容之一。

海洋环境中存在各种温度、湿度等因素的变化,这些因素会导致轴承的变形。

轴承的变形会对其运行性能和精度造成负面影响。

因此,对轴承的变形特性进行分析与优化,可以提高轴承的稳定性和可靠性。

最后,应力分布是海洋工程轴承动力学特性中的另一重要方面。

轴承在承受载荷时会产生应力,而应力的分布情况直接影响着轴承的强度和寿命。

通过对轴承的应力分布进行研究,可以评估轴承的强度和寿命,并通过相应的优化措施来改善轴承的工作状态。

为了优化海洋工程轴承的动力学特性,需要采取一系列的措施。

首先,可以通过选用合适的材料来提高轴承的强度和刚度,以抵抗动载荷带来的振动和应力。

其次,设置合理的减振装置,以减少轴承的振动和变形。

此外,完善轴承的润滑系统,可以降低摩擦和磨损,提高轴承的运行效率和寿命。

磁悬浮轴承转子动力学分析及其主动控制研究_宋骏琛

磁悬浮轴承转子动力学分析及其主动控制研究_宋骏琛

*国家自然科学基金项目(编号:51277092);江苏省基础研究计划(自然科学基金)资助项目(编号:BK20130938)摘要:转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。

磁悬浮轴承转子系统以其高转速,高功效的特点已成为当代旋转机械系统的核心,有效提高其安全性能已经成为研究因素里的重中之重。

综述了磁悬浮轴承转子系统动力学特性研究内容的现状和研究方法的应用,以及转子振动主动控制的几种方式,分别针对每个要素的不同研究方法做出了分析与总结,旨在对磁悬浮轴承转子振动控制技术的发展趋势进行展望。

关键词:磁悬浮轴承转子系统;动力学特性;主动控制中图分类号:TH133.3文献标识码:A文章编号:1009-9492(2014)12-0165-04Research on Dynamics Analysis and Active Vibration Control ofMagnetic Bearing RotorSONG Jun-chen ,OU YANG Hui-min ,ZHANG Guang-ming(Nanjing Tech.University ,Nanjing211816,China )Abstract:With its high speed ,high efficiency ,the magnetic bearings-rotor system has become the core of modern rotating machinerysystem ,so improving its safety performance effectively is very significant among the study.This paper summarized the application research on dynamic characteristics of content on bearings-rotor system and the application on research ,as well as the several methods of active control ,then made analysis and summaries for each factor of different research method in order to discuss the development technology trend of the magnetic system.Key words:the magnetic bearings-rotor system ;dynamic characteristics ;active control磁悬浮轴承转子动力学分析及其主动控制研究*宋骏琛,欧阳慧珉,张广明(南京工业大学,江苏南京211816)DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2014.12.0420引言当前磁悬浮技术以其无摩擦,无磨损,寿命长等优势在能源、航空、交通等领域得到了很好的应用与发展。

机床主轴系统动力学特性研究进展

机床主轴系统动力学特性研究进展
现有的主轴系统模型虽然包含了所有的影响因 素,但是各因素之间还比较孤立,没有考虑到它们之间 相互作用的耦合情况。实际主轴系统的动态特性由主 轴内部参数之间,如:热增长、热变形、热传递、轴承接
振动与冲击
2007年第26卷
触角变化、轴承内部间隙、轴承预载等,以及外部参数 之间,如:冷却、安装公差、刀具受力等的连锁反应来确 定的¨4’”1(如图2所示),因此必须在机床主轴运动阶 段进行复杂非线性摩擦机理¨引以及热一弹闭环耦合特 性的研究,这也将是未来对主轴一轴承系统动态特性 进行研究的趋势。
万方数据
等问题,都必须考虑到主轴系统模型中。因此,现代对 机床主轴动力特性的研究不光要考虑到主轴的机械特 性、高转速下的热特性、热一弹耦合效应,此外还需要
考虑到与主轴接缸的其他的元件,如轴承、轴套:冷却
系统、刀具等的影响。
1机床主轴系统的建模与实验
1.1建模 滚动轴承结构简单,安装维护容易,数控机床大多
1.磨轮2。.法兰3.主轴 图5磨床主轴系统的结合面m1
主轴系统的刚度也随轴承与轴套内圈过盈量的增 加而增加,增大装配公差,轴承刚度可比原来提高2 倍旧,141;若主轴与轴套配合的左右两边过盈量取值不 同,可设计成阶梯过盈配合,这时轴套将承受较大的应 力应变,主轴承受的应力则相对较小。74’75 J。 3.4加工过程
主轴系统中,结合面常影响到切削加工性能,特别 是主轴与刀具的结合面,在多数情况下,有可能成为机 床切削系统中最薄弱的环节r72]。磨床主轴与磨轮之间 的螺栓预紧力和圆锥预紧力对系统动态特性的影响非 常显著,对主轴固有频率最大的改变约为60%,对于不 同型号的磨床主轴组件,圆锥结合力对其模态的影响 是不同的o 73 o(如图5所示);主轴系统拉杆力的增大会 提高结合面刚度,同时也会减小其阻尼,而增大的拉杆 力是否有利于提高主轴振动的稳定性,取决于结合面 刚度的增大是否超过阻尼的减小旧引。
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考虑传动轴转动的IVECO动力学分析
摘要:采用多体系统传递矩阵和MATLAB仿真分析的方法,对包含传动轴和减振支撑圈的IVECO整车系统进行动力学仿真分析,使车厢质心的振动水平最小。

考虑传动轴的旋转,分析讨论了车身质量、悬架刚度、悬架阻尼对车身振动的影响,同时分析了传动轴旋转和不旋转时对系统固有频率及其分布规律的影响,在设计时必须考虑使轴的工作转速避免和系统固有频率相同或接近。

关键词:多体系统传递矩阵MATLAB 传动轴旋转
1 概述
传动轴在汽车行驶过程中传递运动、力和扭矩的作用.由于传动轴结构本身的复杂的动力学特点,工作过程中转速高,这导致不可避免地存在共振现象.振动的存在将影响汽车的经济性、平顺性,甚至使元件断裂破坏等。

传动轴振动的激励源主要是发动机,当量夹角过大、传动轴自身的不平衡、以及任何形式的旋转不平衡也会引起传动轴的振动。

[1]
文献1以七自由度车辆模型为基础进行研究计算,求算了在左右车轮激励不同、车速不同、路面模型中波长不同、车辆载重质量不同时的动荷载大小及分布。

文献2在7自由度的基础上引入发动机的振动,建立十自由度车
辆动力学模型,对汽车平顺性进行分析.运用振动理论分析了车辆的传递函数和振动特性,并通过讨论选择了车身质心加速度、悬架动挠度、车轮相对动载荷、车身俯仰角加速度等参量作为平顺性评价标准。

但由于这类模型忽略了部件的弹性效应因而进行平顺性分析时会产生较大的误差,而且都是孤立的研究路面随机激励对整车振动的影响或者只考虑传动轴的振动,而由于传动轴的转动引起的传动轴-车厢耦合振动的共振研究的很少。

若考虑橡胶元件的影响,则使多自由度的复杂模型手工推导过于烦琐,基于此我们建立基于整车环境下的传动轴模型。

1.1 汽车动力学仿真模型
用多体仿真模型研究汽车竖向振动的动力学仿真问题主要包括轮胎模型、路面模型以及分析汽车平顺性的整车模型。

在前人研究的基础上,将汽车模型进行简化,考虑传动轴的整车振动,其模型如图1,其中1、2、3、4为前后轮胎的刚度阻尼和质量,5、11为悬架系统,6为后桥,7,9为光滑较,8为传动轴,10为橡胶支撑圈,12为车体,13为输出点。

1.2 传动轴传递矩阵的推导
对Rayleigh梁-轴模型,通过本构关系以及位移协调条件得到自由振动微分方程
(1)
其中E为弹性模量,I为圆截面惯性矩,P为轴的密度,为轴的转速,A为轴的横截面面积,l为传动轴的长度。

令带入式(1)得:
2)
其中
(3)
方程2的通解为
(4)
必须满足下面的方程:
5)
解得6)
可得到
(7)
记为Z(x)=B(x)c,则传递矩阵为:
1.3 整车动力学分析:
该系统是一个平面振动分叉与闭环混合多刚柔体系统,元件编号如图1,元件12上的质心为系统的输出端,第一个输入端是元件1和地面的联接点,第二输入端为元件2和地面的联接点。

系统总传递方程:
(11)
写成矩阵形式:
(12)
其中为各元件的传递矩阵,为输入输出端几何相关矩阵。

由边界条件可带入(12)中,中的第1、3、4、7、9、10、40、41、42行的元素为0,去掉这些零元素,并在中去掉这些零元素对应的列,得到新的,求解特征方程,然后根据求解得到的解求出各个点的状态矢量。

2 模型算例
查阅资料和一些参考文献某IVECO型号车型的参数,如下表1:将数据带入上述式子求解行列式的值,可以求得系统前5阶的固有频率如下表2
将各阶带入式(12)可得到各点的状态矢量,可得到车身质心的加速度()响应:
3 转速对整车振动的影响
从表3可看出,当传动轴的旋转角速度Ω取不同值时,系统固有频率也不同。

由下表可以看出,当传动轴不旋转时,固有频率中低频个数较多,不仅与高转速时的频率在数值上不同,而且其频率分布规律也不同,而当传动轴处于高转速(即汽车高速行驶时),令Ω取不同的值,固有频率只在数值上有略微变化,其频率分布规律大致相同。

这说明传动轴是否高速旋转,对固有频率及其分布规律有很大的影响,因此在计算振动特性时必须考虑传动轴的高速旋转。

同时说明,当传动轴高速旋转后,系统的固有频率分布规律趋于稳定,固有频率对转速的变化具有连续性,意味着高速旋转下的传动轴,不会由于转速的小幅波动引起系统振动特性的突变或大幅变化。

这一点对研究汽车整车振动有着较为重要的意义,因为传动轴的转速并不是严格匀速的,而是在旋转一周过程中是变化的。

假设传动轴的常用工作转速为1000r/min,对应频率约为104.7?rad/s:这必然会给传动轴工作时带来频率为104.7rad/s的周期激励,如果此时系统正好具有与之相同或接近的固有频率,将导致系统与外来周期激励产生共振现象,这是传动轴厂所不愿看到的,这样会导致车体剧烈振动,对传动轴产生破坏。

4 结语
该文利用多体系统传递矩阵和matlab分析了整车振动情况,有
上述仿真结果可以看出:传动轴是否高速旋转,对固有频率及其分布规律有很大的影响,设计时必须注意使轴的工作转速避免和系统固有频率相同或接近。

不足之处:(1)没有对考虑路面激励对整车的影响,进一步要把路面随机激励引入系统(2)将橡胶支撑圈看成简单的弹簧阻尼系统,忽略了其复杂的力学性能,它的刚度是随激励频率有关的,在后期的研究时应该在频域范围内考虑橡胶支撑圈的优化设计,通过调节参数可以较为合理有效地降低振动(3)现代汽车一般是多段传动轴,而且轴与轴之间的转速传递不是相等的,存在一个关系。

参考文献
[1]吴颖熹,周铉,王二兵,等,基于十自由度车辆模型的汽车平顺性分析[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2011(5).
[2]李俊,张维强,袁俊.基于MATLAB的二自由度车辆的动力学仿真[M].科学技术与工程,2010.
[3]Rui X T,He B,Lu Y Q,et al.Discrete time transfer matrix method for multibody system dynamics[J].Multibody System Dynamics,2005,14(4):317-344.
[4]Gubran H B H.Dynamics of hybrid shafts[M].Mechanics Research Communications,2005.
[5]杨富锋.基于多体系统传递矩阵法的工程系统动力学及其应用[M].南京:南京理工大学,2006.
[6]俄延华,李承德.汽车动力传动系弯曲振动及减振措施[M].汽车工程,1998.
[7]芮筱亭,何斌,王国平,等.多体系统传递矩阵法及其应用[M].南京:科学出版社,2008.。

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