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机车牵引齿轮瞬态啮合接触模拟研究
1
作者
范伟
赵鑫
+2 位作者
罗易飞
温泽峰
金学松
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第22期401-410,共10页
齿轮副是机械结构普遍采用的关键传动部件,其啮合接触状态直接影响机构运行品质。采用显式有限元法,建立三维齿轮副瞬态啮合接触模型,将齿轮副三维几何、弹性变形和系统振动等复杂因素考虑在内,于时域内重现轮齿间瞬态啮合接触,获得接...
齿轮副是机械结构普遍采用的关键传动部件,其啮合接触状态直接影响机构运行品质。采用显式有限元法,建立三维齿轮副瞬态啮合接触模型,将齿轮副三维几何、弹性变形和系统振动等复杂因素考虑在内,于时域内重现轮齿间瞬态啮合接触,获得接触斑、法/切向接触应力、相对滑移及齿面磨耗的随时变化。齿面间滚动接触由基于罚函数的“面-面”接触算法求得,引入非牛顿弹流润滑摩擦,采用考虑部分弹流润滑的Archard模型计算齿面磨耗。以国内某大功率电力机车牵引斜齿轮副为例,分析理想齿形下速度和牵引系数对轮齿啮合接触行为的影响。发现65 km/h、100 km/h和120 km/h运行速度下,分别在经过0.008 s、0.0115 s和0.012 s的动态松弛后基本建立起近似稳态啮合接触,轮齿进、出啮合导致齿轮副接触力在其理论解上下周期性波动。牵引系数增大会增加轮齿间接触力和应力,运行速度65 km/h下,牵引系数0.27对应的接触斑面积和每次啮合磨耗深度最值分别为432.22 mm^(2)和32.94×10^(-9)μm,为牵引系数0.15下的1.2和1.6倍。速度增加会降低磨耗深度,牵引系数0.15下,120 km/h运行时每次啮合磨耗深度最大值较65 km/h下降低48%。未来可进一步引入齿面磨耗和疲劳损伤,为研究非理想条件下齿轮瞬态啮合行为及其影响提供基础分析工具。
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关键词
齿轮副
显式有限元法
瞬态
啮合
接触
接触
应力
齿面磨耗
原文传递
电动开启车门锁曲柄齿轮啮合冲击噪声分析
被引量：
1
2
作者
苏旭
杭鲁滨
+3 位作者
郭辉
王明远
刘哲
陈勇
《噪声与振动控制》
CSCD
北大核心
2021年第6期160-165,178,共7页
针对汽车门锁电动开启支链中曲柄齿轮的时变啮合刚度特性导致其产生啮合冲击噪声,提出一种显式有限元-边界元结合的求解方法,探索电动开启复位过程中曲柄非完整齿轮瞬态啮合冲击对车门锁噪声的影响。采用Abaqus建立电动开启支链有限元模...
针对汽车门锁电动开启支链中曲柄齿轮的时变啮合刚度特性导致其产生啮合冲击噪声,提出一种显式有限元-边界元结合的求解方法,探索电动开启复位过程中曲柄非完整齿轮瞬态啮合冲击对车门锁噪声的影响。采用Abaqus建立电动开启支链有限元模型,通过显式有限元求得轮齿啮合接触力;计算该接触力作用下曲柄齿轮振动位移响应;以曲柄齿轮为声源,以声学边界模型为边界条件,求得曲柄齿轮声辐射响应。基于曲柄齿轮振动位移分布特征,发现了曲柄非完整齿轮的悬臂梁结构特征及其导致的时变啮合刚度;以增强刚度为手段优化曲柄齿轮结构,降低两端振动水平。结果表明:扭簧组合导致曲柄齿轮产生复位冲击噪声,其仿真结果与声学试验结果吻合良好,验证了显式有限元-边界元结合仿真求解方法的正确性和有效性。
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关键词
声学
时变
啮合
刚度
啮合
时序
瞬态
啮合
接触
曲柄齿轮
声辐射
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职称材料
题名
机车牵引齿轮瞬态啮合接触模拟研究
1
作者
范伟
赵鑫
罗易飞
温泽峰
金学松
机构
西南交通大学牵引动力国家重点实验室
出处
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第22期401-410,共10页
基金
国家自然科学基金(51675444)
四川省国际科技创新合作(2021YFH0006)
牵引动力国家重点实验室自主课题(2019TPL_T17)资助项目。
文摘
齿轮副是机械结构普遍采用的关键传动部件,其啮合接触状态直接影响机构运行品质。采用显式有限元法,建立三维齿轮副瞬态啮合接触模型,将齿轮副三维几何、弹性变形和系统振动等复杂因素考虑在内,于时域内重现轮齿间瞬态啮合接触,获得接触斑、法/切向接触应力、相对滑移及齿面磨耗的随时变化。齿面间滚动接触由基于罚函数的“面-面”接触算法求得,引入非牛顿弹流润滑摩擦,采用考虑部分弹流润滑的Archard模型计算齿面磨耗。以国内某大功率电力机车牵引斜齿轮副为例,分析理想齿形下速度和牵引系数对轮齿啮合接触行为的影响。发现65 km/h、100 km/h和120 km/h运行速度下,分别在经过0.008 s、0.0115 s和0.012 s的动态松弛后基本建立起近似稳态啮合接触,轮齿进、出啮合导致齿轮副接触力在其理论解上下周期性波动。牵引系数增大会增加轮齿间接触力和应力,运行速度65 km/h下,牵引系数0.27对应的接触斑面积和每次啮合磨耗深度最值分别为432.22 mm^(2)和32.94×10^(-9)μm,为牵引系数0.15下的1.2和1.6倍。速度增加会降低磨耗深度,牵引系数0.15下,120 km/h运行时每次啮合磨耗深度最大值较65 km/h下降低48%。未来可进一步引入齿面磨耗和疲劳损伤,为研究非理想条件下齿轮瞬态啮合行为及其影响提供基础分析工具。
关键词
齿轮副
显式有限元法
瞬态
啮合
接触
接触
应力
齿面磨耗
Keywords
gear pair
explicit finite element method
transient meshing contact
contact stress
tooth surface wear
分类号
TH132 [机械工程—机械制造及自动化]
原文传递
题名
电动开启车门锁曲柄齿轮啮合冲击噪声分析
被引量：
1
2
作者
苏旭
杭鲁滨
郭辉
王明远
刘哲
陈勇
机构
上海工程技术大学机械与汽车工程学院
上汽集团泛亚汽车技术中心有限公司
出处
《噪声与振动控制》
CSCD
北大核心
2021年第6期160-165,178,共7页
基金
上海汽车工业科技发展基金会资助项目(1617)。
文摘
针对汽车门锁电动开启支链中曲柄齿轮的时变啮合刚度特性导致其产生啮合冲击噪声,提出一种显式有限元-边界元结合的求解方法,探索电动开启复位过程中曲柄非完整齿轮瞬态啮合冲击对车门锁噪声的影响。采用Abaqus建立电动开启支链有限元模型,通过显式有限元求得轮齿啮合接触力;计算该接触力作用下曲柄齿轮振动位移响应;以曲柄齿轮为声源,以声学边界模型为边界条件,求得曲柄齿轮声辐射响应。基于曲柄齿轮振动位移分布特征,发现了曲柄非完整齿轮的悬臂梁结构特征及其导致的时变啮合刚度;以增强刚度为手段优化曲柄齿轮结构,降低两端振动水平。结果表明:扭簧组合导致曲柄齿轮产生复位冲击噪声,其仿真结果与声学试验结果吻合良好,验证了显式有限元-边界元结合仿真求解方法的正确性和有效性。
关键词
声学
时变
啮合
刚度
啮合
时序
瞬态
啮合
接触
曲柄齿轮
声辐射
Keywords
acoustics
time-varying meshing stiffness
meshing sequence
transient meshing contact
crank-gear
acoustic radiation
分类号
O241.82 [理学—计算数学]
TB535 [理学—数学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
机车牵引齿轮瞬态啮合接触模拟研究
范伟
赵鑫
罗易飞
温泽峰
金学松
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
原文传递
2
电动开启车门锁曲柄齿轮啮合冲击噪声分析
苏旭
杭鲁滨
郭辉
王明远
刘哲
陈勇
《噪声与振动控制》
CSCD
北大核心
2021
1
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职称材料
已选择
0
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