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基于结构参数优化的电机振动噪声的抑制研究 被引量：4
1
作者 王群京 郑耀达 刘先增 《电气工程学报》 CSCD 2023年第2期16-25,共10页
在保证电机输出性能的基础上,通过优化电机定子结构并调节引起电机主要振动噪声的模态频率来避免电机发生共振,从而降低永磁同步电机的振动噪声。首先通过试验和仿真分析电机的振动噪声,确定引起电磁噪声的主要电磁力阶次;随后将电机的... 在保证电机输出性能的基础上,通过优化电机定子结构并调节引起电机主要振动噪声的模态频率来避免电机发生共振,从而降低永磁同步电机的振动噪声。首先通过试验和仿真分析电机的振动噪声,确定引起电磁噪声的主要电磁力阶次;随后将电机的定子结构参数作为变量,通过对其进行敏感度分析选取高敏感度优化变量,建立优化变量的响应面模型;然后,基于所建立的响应面模型,利用遗传算法对所取变量进行参数优化,得到最优定子结构参数;最后,采用有限元法计算和分析电机优化前后的电机输出性能,并通过电机电磁振动噪声仿真验证优化方法的正确性,结果表明优化后的电机输出性能得到了明显提升且电机的振动噪声得到了有效抑制。 展开更多
关键词 内置式永磁同步电机 振动噪声 径向电磁力 参数优化
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基于动力学模型的滚动轴承磨损特性分析 被引量：1
2
作者 曹正 康梓秦 +2 位作者 樊中鼎 刘先增 刘永斌 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期218-227,共10页
本文建立了考虑轴承游隙、摩擦力和打滑的非线性滚动轴承动力学模型,并将动力学模型与Archard磨损理论结合,对轴承滚道磨损特性进行研究。首先通过动力学方程,计算出滚动轴承运行过程中的非线性接触力与接触表面滑移速度;然后将计算结... 本文建立了考虑轴承游隙、摩擦力和打滑的非线性滚动轴承动力学模型,并将动力学模型与Archard磨损理论结合,对轴承滚道磨损特性进行研究。首先通过动力学方程,计算出滚动轴承运行过程中的非线性接触力与接触表面滑移速度;然后将计算结果带入磨损模型中,获得滚动轴承外滚道磨损分布;根据磨损后的滚动轴承径向游隙,更新动力学模型,研究轴承磨损特性以及轴承振动响应,并研究不同表面粗糙度下轴承磨损分布的变化趋势,结果表明:表面粗糙度对轴承磨损性能有较大影响,轴承表面粗糙度σ=0.42μm时外圈磨损速度是σ=0.2μm的6.9倍。本文研究成果为滚动轴承系统运行状态评估与寿命预测提供了理论基础。 展开更多
关键词 磨损 打滑 振动响应 磨损预测 动力学分析
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基于刚柔耦合模型的行星传动固有特性分析 被引量：25
3
作者 张俊 刘先增 +1 位作者 焦阳 宋轶民 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第15期104-112,共9页
采用动态子结构法建立计入内齿圈柔性的行星传动刚柔耦合动力学模型,将内齿圈视为弹性连续体,导出内外约束条件下的运动微分方程,并将其与刚体构件的集中参数方程相结合,构建出系统的运动微分方程。基于所建模型,进行柔性齿圈直齿行星... 采用动态子结构法建立计入内齿圈柔性的行星传动刚柔耦合动力学模型,将内齿圈视为弹性连续体,导出内外约束条件下的运动微分方程,并将其与刚体构件的集中参数方程相结合,构建出系统的运动微分方程。基于所建模型,进行柔性齿圈直齿行星齿轮系的自由振动分析和相关试验验证。理论分析揭示出此类系统的振型可归结为4类:中心构件扭转振动模式、中心构件平移振动模式、行星轮振动模式和内齿圈振动模式,并给出每类振动模式的特征和降阶计算公式。数值仿真表明,内齿圈柔性使系统低阶固有频率降低,且新呈现的内齿圈振动模式对应的固有频率位于整个系统固有频率的中低频段,故在后续行星轮系的动态设计中应计及齿圈柔性的影响。振动试验则表明,内齿圈柔性对系统振动特性存在一定影响,除啮频激励和箱体结构共振外,行星传动中还存在低阶谐振现象;对于中低速工况下且太阳轮浮动的行星传动而言,减小齿圈柔性有利于降低系统振动。 展开更多
关键词 行星传动 动力学建模 固有特性 刚柔耦合模型
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准静态工况下渐开线直齿轮齿面磨损建模与分析 被引量：41
4
作者 张俊 卞世元 +1 位作者 鲁庆 刘先增 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期136-145,共10页
根据Hertz理论和Archard磨损公式,建立面向真实工况的直齿圆柱齿轮准静态磨损模型,并对其齿面磨损特性进行了数值仿真。计算表明,理想工况下直齿轮副齿面沿齿宽方向均匀磨损,其在节圆附近的磨损量最小,而在小齿轮靠近齿根部位的磨损量最... 根据Hertz理论和Archard磨损公式,建立面向真实工况的直齿圆柱齿轮准静态磨损模型,并对其齿面磨损特性进行了数值仿真。计算表明,理想工况下直齿轮副齿面沿齿宽方向均匀磨损,其在节圆附近的磨损量最小,而在小齿轮靠近齿根部位的磨损量最大;当存在啮合偏差时,齿面磨损深度沿齿向不再均布。在此基础上,进一步分析了负载工况和磨损循环次数对齿面磨损量的影响。分析表明,负载转矩和循环次数对齿面磨损量影响显著,近似呈指数映射关系。当以减磨延寿为齿轮设计目标时,必须计入负载工况和齿轮役期的影响。最后,分析了齿轮啮合偏差和微观修形对齿面磨损量的影响。研究表明,从改善齿面载荷分布和减缓齿面磨损角度考量,应严控齿轮啮合偏差量,并可通过制定合适的齿面修形策略来减缓齿面磨损失效。 展开更多
关键词 直齿轮 齿面磨损 啮合偏差 齿轮微观俢形
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含齿根早期裂纹损伤的行星齿轮箱故障机理研究 被引量：7
5
作者 张俊 李习科 +2 位作者 汪建 姚立纲 刘先增 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期1117-1128,共12页
行星齿轮箱中齿根早期裂纹损伤的故障特征微弱,导致其难以被识别.为揭示齿根早期裂纹的故障机理,采用集中参数法建立计入裂纹损伤效应的行星齿轮箱传动-结构耦合非线性动力学模型.首先,基于势能法建立含齿根裂纹损伤的齿轮副啮合刚度与... 行星齿轮箱中齿根早期裂纹损伤的故障特征微弱,导致其难以被识别.为揭示齿根早期裂纹的故障机理,采用集中参数法建立计入裂纹损伤效应的行星齿轮箱传动-结构耦合非线性动力学模型.首先,基于势能法建立含齿根裂纹损伤的齿轮副啮合刚度与传动误差计算模型,通过刚度激励函数与位移激励函数将裂纹损伤的效应纳入行星传动系统的非线性动力学模型,进而求解行星传动系统的振动响应,结果表明内、外传动支路之间的传动误差差异导致各支路载荷分配不均.其次,采用ANSYS Workbench建立箱体结构的有限元模型.将行星传动系统中太阳轮、行星架以及内齿圈的支承反力施加于箱体结构的相应轴承座处,并通过窗函数计入行星架旋转对信号的调制效应以获取行星齿轮箱的振动信号;通过对箱体振动信号的频谱分析,提取了行星齿轮箱齿根早期裂纹损伤的故障特征.最后,搭建动力传动故障模拟实验台,对存在齿根早期裂纹损伤的行星齿轮箱进行了振动测试.仿真信号与实测信号基本一致,表明所建行星齿轮箱传动-结构耦合动力学模型能准确揭示行星齿轮箱齿根早期裂纹损伤的故障机理.行星齿轮箱中齿根早期裂纹损伤的故障特征表现为以啮合频率为中心、故障特征频率的分数倍频及行星架转频为间隔的调制边带. 展开更多
关键词 行星齿轮箱 齿根早期裂纹 故障特征 调制边带
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斜齿圆柱齿轮齿面磨损建模与数值分析 被引量：4
6
作者 刘先增 鲁庆 +1 位作者 张鹏 张俊 《安徽工业大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第2期147-151,共5页
综合运用Hertz接触理论和Archard磨损公式,建立斜齿圆柱齿轮齿面磨损模型,并对其齿面磨损特性进行数值仿真。仿真表明,理想工况下,斜齿轮副的齿面沿齿宽方向非均匀磨损,其在节圆附近的磨损量最小,在小齿轮靠近齿根部位的磨损量最大。在... 综合运用Hertz接触理论和Archard磨损公式,建立斜齿圆柱齿轮齿面磨损模型,并对其齿面磨损特性进行数值仿真。仿真表明,理想工况下,斜齿轮副的齿面沿齿宽方向非均匀磨损,其在节圆附近的磨损量最小,在小齿轮靠近齿根部位的磨损量最大。在此基础上,进一步分析负载工况和磨损循环次数对齿面磨损量的影响。分析表明,负载转矩和循环次数对齿面磨损量影响显著。当以减磨延寿为齿轮设计目标时,必须计入负载工况和齿轮寿命的影响。 展开更多
关键词 斜齿轮 齿面磨损 负载工况
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斜齿行星传动多体动力学建模与分析 被引量：2
7
作者 张俊 刘先增 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期11-17,共7页
建立了斜齿行星传动的多体动力学模型,对其进行了动态特性仿真,获知了该类系统的自由振动特性、稳态动力响应以及部分设计参数对系统动态特性的影响规律。根据系统特征值的重根数、中心构件的振型坐标及各行星轮间振型坐标的比例,将斜... 建立了斜齿行星传动的多体动力学模型,对其进行了动态特性仿真,获知了该类系统的自由振动特性、稳态动力响应以及部分设计参数对系统动态特性的影响规律。根据系统特征值的重根数、中心构件的振型坐标及各行星轮间振型坐标的比例,将斜齿行星轮系的自由振动归结为3类典型振动模式,即:轴向平移-扭转振动模式、径向平移-扭摆振动模式和行星轮振动模式,并进一步给出了各类模式的特点。当不考虑构件自身柔性时,基于多体动力学模型的自由振动特性与前人的集中参数模型的仿真结果完全一致,表明了本文所建模型的正确性。斜齿行星轮系的稳态动力学响应表明,内、外啮合力在一个啮合周期内围绕静态均值作较大幅度的波动,而啮频激励是引起该类系统振动的主要原因。参数影响分析表明,构件支承刚度和行星轮周向安装误差对系统动态特性的影响明显,浮动太阳轮、严控行星轮周向安装误差可有效抑制系统的振动。 展开更多
关键词 多体动力学 动力学分析 斜齿行星传动 振动模式
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计入齿面微观修形的斜齿轮动力学建模及修形可靠性研究 被引量：1
8
作者 郭凡 汪建 刘先增 《龙岩学院学报》 2017年第2期74-79,共6页
为研究齿面微观修形对齿轮系统动态性能的影响,建立了计入齿面微观修形的斜齿轮动力学模型,分析了确定参数条件下齿轮修形对斜齿轮副动态啮合力和动态传递误差的影响,并给出了合理的齿面微观修形策略。在此基础上,分析斜齿轮修形参数的... 为研究齿面微观修形对齿轮系统动态性能的影响,建立了计入齿面微观修形的斜齿轮动力学模型,分析了确定参数条件下齿轮修形对斜齿轮副动态啮合力和动态传递误差的影响,并给出了合理的齿面微观修形策略。在此基础上,分析斜齿轮修形参数的不确定性对传动系统动态响应的影响。利用响应面法和蒙特卡洛法,对计入随机因素的齿轮修形效果进行了可靠性评估,给出了动态传递误差波动量受修形量波动的响应概率。分析结果表明,在计入误差等随机因素的条件下,本文提出的修形策略能有效改善齿轮系统的动态特性。 展开更多
关键词 修形 动态啮合力 动态传递误差 响应面法 蒙特卡洛法
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考虑尺寸公差的摆线齿廓修形方法 被引量：4
9
作者 刘亭亭 刘先增 +1 位作者 陈港 杨玉虎 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第6期9-16,共8页
针对摆线针轮机构精度高、回差小及传动平稳的特点,提出了一种摆线齿廓修形补偿零部件尺寸偏差,以空回误差最小为目标的摆线齿廓修形方法。分析零部件尺寸偏差对啮合间隙或过盈的影响,针对各尺寸公差引起的侧隙或干涉量设计修形方案,确... 针对摆线针轮机构精度高、回差小及传动平稳的特点,提出了一种摆线齿廓修形补偿零部件尺寸偏差,以空回误差最小为目标的摆线齿廓修形方法。分析零部件尺寸偏差对啮合间隙或过盈的影响,针对各尺寸公差引起的侧隙或干涉量设计修形方案,确定摆线齿廓修形方式和修形量。在此基础上,建立考虑摆线齿廓修形和零部件尺寸偏差的空回误差分析模型;通过仿真研究尺寸偏差对机构回差的影响规律,表明所设计的修形方案可实现机构回差最小的目的,验证了该方法的有效性。提出的修形方法为摆线齿廓修形提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 摆线针轮传动 修形方案 尺寸公差 回差建模
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计入结构柔性和边界条件的内齿圈面内振动分析 被引量：1
10
作者 卞世元 刘先增 +1 位作者 焦阳 张俊 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第5期694-702,共9页
采用弹性力学方法推导内齿圈的运动微分方程,用摄动法求解无约束条件下内齿圈的固有频率和振型函数,并通过消除永年项获得了含约束条件下的内齿圈面内振动频率的解析表达式.以某汽车变速箱中的内齿圈为例,运用所获的解析式计算了该齿圈... 采用弹性力学方法推导内齿圈的运动微分方程,用摄动法求解无约束条件下内齿圈的固有频率和振型函数,并通过消除永年项获得了含约束条件下的内齿圈面内振动频率的解析表达式.以某汽车变速箱中的内齿圈为例,运用所获的解析式计算了该齿圈的面内振动频率,其结果与前人研究中的有限元仿真及模态实测数据吻合较好.表明所提理论模型具有较高的计算精度,能准确揭示内齿圈的振动特性.最后,依托所建理论模型,分析内齿圈结构柔性和内、外约束条件对其面内振动特性的影响.计算结果表明,内齿圈面内振动频率随外约束刚度的增大而增大,且当内齿圈所有外约束的刚度之和不变时,降低单个外约束的刚度也即增大外约束的数目可小幅度地降低齿圈的面内振动频率;相比于外约束,内约束数目和刚度对内齿圈面内振动频率影响较小,随着内约束数目和刚度的增加,同一节径数下的内齿圈面内振动频率呈缓慢增大趋势.啮合相位变化时,面内振动模式的固有频率变化较大. 展开更多
关键词 行星齿轮 内齿圈 结构柔性 边界条件 固有频率
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