带式啮合介质齿轮传动的模态分析

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齿轮传动系统的动力学与模态分析

齿轮传动系统的动力学与模态分析刘荫荫;熊曼辰【摘要】为了提高齿轮设计的准确性，结合UG软件参数化建模功能，建立齿轮传动三维实体模型。

利用ADAMS软件对齿轮传动系统进行了动力学分析，在高速传动中施加实际传动载荷，得到了齿轮传动系统的振动频率范围和高频率点。

通过 ANSYS Workbench软件对齿轮传动系统和单一齿轮模型进行模态分析，得到齿轮传动系统和齿轮模型的固有频率和振型，通过与动力学分析得到的频率进行对比，验证了齿轮传动系统的设计准确性，从而为今后齿轮的传动分析提供了数据支持，并为传动过程中的故障分析提供了参考。

%To improve the accuracy of the gear design,build three-dimensional solid model of the transmission gear in the parametric modeling module of UG software.Dynamic analysis of gear transmission system by using ADAMS software and actual load applied in high-speed gear transmission were finished,based on the above conditions,the vibration frequency range and high frequency point can be obtained.ANSYS Workbench was used to analyze the modal of gear transmission sys-tem and a single gear and get both the natural frequencies and mode shapes,through comparing the frequency gained by dy-namics analysis,verified the design accuracy of gear transmission system and provided data support for the gear transmission after analysis and a reference for failure analysis in the transmission process.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】4页(P100-103)【关键词】ADAMS;动力学分析;ANSYS Workbench;模态分析;固有频率【作者】刘荫荫;熊曼辰【作者单位】昆明理工大学机电工程学院，云南昆明 650000;昆明理工大学机电工程学院，云南昆明 650000【正文语种】中文【中图分类】TH132.4渐开线齿轮是一种重要的机械零件，因为齿轮传动的平稳性而在高速传动设置中作为传动装置的核心部分起重要作用。

齿轮传动系统行星架模态仿真及其振动实验测试研究

齿轮传动系统行星架模态仿真及其振动实验测试研究张俊峰1，邓璘1，杜子学2（1.重庆电子工程职业学院汽车工程学院，重庆401331；2.重庆交通大学机电与车辆工程学院，重庆400074）来稿日期：2018-10-05基金项目：重庆市教委科学技术研究项目（KJ1503005）作者简介：张俊峰，（1980-），男，重庆长寿人，硕士研究生，副教授，主要研究方向：机械传动设计1引言目前关于齿轮传动系统的研究主要分布在风电、船舶、列车等不同领域[1-4]。

齿轮系统在工作中，因为环境条件等各种不确定性的作用，内部激励，外部负载干扰，制造加工安装误差，都会引起齿轮传动中的故障，目前对故障信号诊断较困难，齿轮传动系统行星架振动特性对保证整个系统的安全运行具有重要的作用。

目前学者主要是针对于这些不确定性带来的影响，考虑一些之前简化结构的作用，建立动力学方程的求解方法。

对齿轮的结构以及系统运行特点进行分析，并开展优化设计与可靠性分析[5-6]。

齿轮系统行星架动力学分析模型的求解方法有解析法、数值法、实验法、时域法和频域法五类。

而动力分析问题的求解方法包括求解系统运动微分方程或模态方程以及建立传递函数或频响函数[7-8]。

在求解方法方面，可以利用时域与频域中的计算。

在时域法中，可以直观地看出系统中的某一零部件的时变动态参数在时域中的变化情况，频域法是研究系统参数在频域中的表现情况。

齿轮受到时变啮合刚度以及制造及安装误差的作用，内部与外部激励随时间周期性变化，在时域分析中动态响应同样具有周期性[9-10]。

因此，通过对研究对象进行时域频域分析，可以有效了摘要：齿轮传动系统行星架振动特性对保证整个系统的安全运行具有重要作用。

针对四级减速系统的行星架展开了动力学分析。

在建立模态叠加模型的基础上，对行星架模态进行了建模分析，以及加速度振动信号实验测定。

研究结果得到：前六阶模态的固有频率及相对应振型看出行星架主要表现为局部结构的振动与扭转，随着模态阶数的增高振型越明显。

齿轮箱模态分析和结构优化方法研究

齿轮箱模态分析和结构优化方法研究齿轮箱模态分析和结构优化方法研究摘要：齿轮箱作为一种重要的传动装置，在机械工程中应用广泛。

为了提高齿轮箱的工作性能和可靠性，对其进行模态分析和结构优化是非常必要的。

本文主要探讨了齿轮箱的模态分析方法和结构优化方法，并通过数值模拟和实验验证了这些方法的有效性。

1. 引言齿轮箱作为传动装置的核心组成部分，承担着传递动力和扭矩的重要任务。

在工作过程中，齿轮箱会受到一系列的载荷作用并产生振动。

为了确保齿轮箱的正常运行和延长其使用寿命，需要对其模态进行分析，并通过结构优化提高其工作性能。

2. 齿轮箱模态分析方法齿轮箱的模态分析是通过求解其固有频率和振动模态来了解其振动性能的方法。

常用的模态分析方法包括有限元法、模态实验法和解析法等。

2.1 有限元法有限元法是目前使用最广泛的齿轮箱模态分析方法之一。

该方法将齿轮箱划分为有限个小单元，并在每个单元上建立数学模型，采用数值计算方法求解其固有频率。

通过有限元法，可以快速获得齿轮箱的振动模态，并了解其受力情况和固有频率。

2.2 模态实验法模态实验法是通过实际的振动测试来求解齿轮箱的振动模态。

该方法需要在实际装置上进行加速度传感器的布置和振动测试，通过测量、分析和处理振动信号，得到齿轮箱的固有频率。

模态实验法可以直接反映出齿轮箱在实际工作中的振动情况，具有较高的准确性。

2.3 解析法解析法是通过建立齿轮箱的数学模型，采用解析的方法求解其固有频率和模态。

该方法需要分析齿轮箱的几何形状、材料特性和载荷条件等，通过解析计算得到振动模态。

解析法可以提供精确的解析结果，但对模型的假设和简化要求较高。

3. 齿轮箱结构优化方法针对齿轮箱在模态分析过程中产生的问题，可以通过结构优化方法对其进行优化，提高其工作性能和可靠性。

3.1 结构材料优化结构材料的选择对齿轮箱的模态和振动特性有重要影响。

通过优化选择齿轮箱的结构材料，可以改善其载荷传递性能和抗振动能力。

基于UG的某行星齿轮流量计齿轮系统的模态分析

基于UG的某行星齿轮流量计齿轮系统的模态分析UG软件作为广泛应用于机械设计和制造领域的软件平台，为工程师提供了全面的设计、分析和仿真功能。

本文将基于UG软件对某行星齿轮流量计齿轮系统进行模态分析，并深入探讨齿轮系统的性能。

行星齿轮流量计是一种常用于测量液体或气体体积流量的装置，而齿轮系统是其核心部件之一。

本设计采用了行星齿轮系统，由一组内啮合于齿轮挂架周边的小齿轮与一组密合外啮合的大齿轮构成，并通过转动传递动力。

齿轮系统的稳定性和运行效率对流量计的性能有着至关重要的影响。

在基于UG软件进行模态分析前，首先需要建立模型。

采用Solid Edge软件建立了整个行星齿轮流量计的三维模型，并将该模型导入到UG平台进行分析。

在建立模型时，需要注意每个齿轮之间的啮合配合尺寸与公差要求，以保证齿轮系统的运转稳定。

模态分析主要是对齿轮系统的振动响应情况进行分析。

在UG的求解过程中，将根据齿轮系统的自由度及其几何结构、材料属性、质量等因素，计算系统在某一特定条件下的固有频率和固有振型。

通常情况下，系统的前几个固有频率相对最低的自然频率决定了某些环节的构建机件的准则。

根据计算结果，可以对设计进行优化和改进，从而提高齿轮系统的稳定性和运行效率。

该行星齿轮流量计齿轮系统经模态分析计算，得到了其前三阶模态振型和频率。

在分析过程中，发现齿轮系统存在较为明显的固有频率，并且共振振动趋势明显，震荡范围也比较广泛。

在实际应用中，如果行星齿轮流量计的齿轮系统运转时发现存在这样的问题，就需要对设计加以优化，以避免共振引起的机械故障。

在行星齿轮流量计齿轮系统中，行星齿轮是一个重要的组件，其优化设计将对系统的动力学性能产生显著影响。

通过调整行星齿轮半径、齿轮数和轴向距等参数，可以改变系统的自振频率和响应性能，从而优化齿轮系统的作用性能。

总之，基于UG软件进行的行星齿轮流量计齿轮系统模态分析极大地提升了该系统的稳定性和运行效率，为其在实际工程应用中提供了强有力的保障。

带式啮合介质齿轮传动介质带的制备

带式啮合介质齿轮传动介质带的制备高亮;樊智敏【摘要】在带式啮合介质齿轮传动中介质带材料的性能及制备是关键问题.因此,提出利用聚氨酯聚合物复合材料来制备介质带,以满足介质带高的强度和韧性及优异的耐磨、耐油、抗疲劳性能的要求.设计制造了模具并制备出介质带成品,性能测试表明制备出的介质带满足设计要求.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)006【总页数】4页(P609-612)【关键词】齿轮传动;介质带;聚氨酯【作者】高亮;樊智敏【作者单位】青岛科技大学机电工程学院,山东青岛266061;青岛科技大学机电工程学院,山东青岛266061【正文语种】中文【中图分类】TQ317.3带式啮合介质齿轮传动是一种新型的齿轮传动，其特征是在齿轮副中的一个齿轮上活套一封闭环状的柔性平带，在齿轮运转过程中，由齿轮轮齿自然地将柔性带依次嵌入两啮合齿面间，成为一对金属轮齿的啮合介质［1］。

研究发现介质带对齿轮传动系统起到减振降噪、降低制造成本和工艺要求的作用，且改善了齿轮副的润滑性能，使水润滑代替油剂润滑成为可能，发展前景广阔。

高性能介质带几何、物理性能参数的确定及介质带的合成、制备是研究新型齿轮传动的关键问题之一。

前期试验选用了尼龙和芳纶纤维编织的无缝环带、帘子线橡胶平带和玻璃纤维帘子线橡胶复合平带等材料，结果发现带的强度不够、耐磨损性能差、接头部位容易损坏，最长运行时间只有几十个小时，这严重制约了该新型齿轮传动的发展。

介质带材料寄希望于高分子材料、纳米技术的进步，本研究以此为切入点，利用聚氨酯聚合物复合材料制备介质带，使介质带既有足够的强度、耐疲劳性、韧性和承载能力，又有良好的耐磨、耐热性能，从而提高介质带的使用寿命。

1 带式啮合介质齿轮传动的结构和原理带式啮合介质齿轮副结构如图1所示。

在齿轮副中的从动大齿轮上活套一封闭环状的柔性平带，运转时，柔性带随齿轮轮齿自然地依次嵌入两啮合齿面之间。

汽车变速器齿轮轴的模态特性分析

10.16638/ki.1671-7988.2018.17.014汽车变速器齿轮轴的模态特性分析吴智慧，姜洪远（武昌首义学院机电与自动化学院，湖北武汉430064 ）摘要：变速器是汽车传动系统的一个重要组成部分，它分为手动变速器和自动变速器，输入轴与发动机相连，输出轴与传动轴相连，承受车辆在各种复杂工况下的载荷和振动。

变速器内部零部件的振动会产生一定的噪声，通过介质传播出去，另外内部零件产生共振时会使零件产生疲劳破坏，因此研究变速器齿轮轴的模态显得尤为重要，是变速器零部件结构设计和噪声控制的依据。

关键词：变速器；模态；振动中图分类号：U467.3 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)17-39-02Modal analysis of gear shaft on automobile transmissionWu Zhihui, Jiang Hongyuan( Wuchang Shouyi College Institute of Electromechanical and Automation, Hubei Wuhan 430064 )Abstract:The transmission is an important part of the automobile transmission system, it can be divided into manual transmission and automatic transmission, the input shaft connected to the engine, output shaft connected to the drive shaft, withstand a load of vehicle under various complex conditions and vibration. Transmission of the internal parts will produce a certain amount of noise, vibration spread through the medium, the other internal components resonate worsened fatigue damage parts, so the mode of transmission gear shaft is particularly important，it is the basis of the transmission parts structure design and noise control.Keywords: transmission; modal; vibrationCLC NO.: U467.3 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)17-39-02前言随着科学技术的发展，变速器的型号越来越多，可以适应不同车辆的行驶，变速器安全可靠的工作，是整个车辆正常行驶的基础。

齿轮系统的接触模态分析

轴向位移，保留圆周方向的自由度；输入轮
是驱动轮，施加绕中心轴线旋转的角速度
-338.98rad/s；太阳轮安装孔的节点上同样约束径向和轴向位移，同时在节点上施加切线
方向的节点力 Fy：
Fy=-
输入转矩
=
内圈节点数 ×中心孔半径
-531.2N
(5)
Fy 为负值，即太阳轮的负载转矩是顺
时针方向，加载后的效果如图 1 所示
行星齿轮传动被广泛应用于装甲车先是在考虑接触特性的情况下做静态非线
辆，一般在高速重载、频繁启动工况下工作，性分析，获得在静态载荷作用下的应力，然
在此工作环境下，有必要分析齿轮系统的固后把得到的应力以附加刚度的形式叠加到
有振动频率。在设计齿轮系统时不但要考虑系统的刚度矩阵上，在不考虑接触的条件下
[2] 吴志强，陈予恕.非线性模态的分类和新的求解方法．力学学报.1996.28
[3] 陈予恕，吴志强.非线性模态理论的研究进展.力学进展.1997.27
[4] 李欣业，陈予恕，吴志强.非线性模态理论及其研究进展.河北工业大学学报.2004.33
[5] 白润波,曹平周,曹茂森,陈建锋. 基于优化—反分析法的接触刚度因子的确定. 建筑科学.2008.1
discussed. Considering the non-linear contact，the static stress analysis is done the stress above
is imposed on the system rigid matrix as additional stiffness.Finally,the gear system modal
3 行星齿轮系统有限元模型建立

齿轮箱有限元模态分析及试验研究报告

齿轮箱有限元模态分析及试验研究报告齿轮箱是现代机械设备中重要的组成部分，它广泛用于各种机械传动系统中，如车辆、工程机械等。

因此研究齿轮箱的动力学特性对于机械传动系统的设计、优化和性能提升具有重要意义。

本文通过有限元模态分析和试验研究，对齿轮箱的动力学特性进行了分析和研究。

首先进行有限元模态分析，使用ANSYS软件建立了三维齿轮箱模型，并对其进行了固有频率和模态分析。

在分析过程中，设定了模型的约束和加载条件，确保模型模拟的真实性与可靠性。

通过模态分析，得到了齿轮箱的固有频率和模态形态，并且确定出了前几个重要频率的数值。

结果表明，齿轮箱的固有频率主要集中在数百Hz的高频段。

为了验证有限元模态分析结果的准确性，本文设计了试验验证方案。

首先，使用激光精密测量仪对齿轮箱的位移进行测量，并将测试数据存储为动态位移序列。

然后，基于FFT算法对动态位移序列进行频谱分析，得到齿轮箱的频响函数。

最后，通过对比有限元模态分析结果与试验结果，验证模型的准确性和可靠性。

试验结果表明，模型的预测结果与试验结果相符，二者的误差在可接受范围内。

综上所述，本文采用有限元模态分析和试验验证两种方法，对齿轮箱的动力学特性进行了研究。

结果表明，齿轮箱具有较高的固有频率，且主要分布在数百Hz的高频段。

通过试验验证，证明了有限元模态分析方法的准确性和可靠性。

这些结果对于齿轮箱的优化设计、结构改进和性能提升具有重要参考价值。

齿轮箱的有限元模态分析和试验研究，采用了多项相关数据。

在本文中，我们主要关注以下数据：1. 齿轮箱模型的材料性质2. 模型的约束和加载条件3. 模型的固有频率和模态形态4. 齿轮箱的位移测试数据5. 齿轮箱的频响函数6. 模型预测结果与试验结果的误差对于第一项数据，齿轮箱的材料性质是有限元模型分析的关键。

正确的材料参数可以确保分析结果的准确性和可靠性。

在本文中，我们将齿轮箱的材料定义为铸铁，其杨氏模量为169 GPa，泊松比为0.27。

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樊智敏，王娜，石文，郑贤哲
（青岛科技大学机电工程学院，山东青岛２６６０６１）
摘要：利用ＡＮＳＹＳ软件对普通渐开线齿轮传动系统和带式啮合介质齿轮传动系统进行模态分析。分析结果表明：相比普通渐开线齿轮传动系统，带式啮合介质齿轮传动系统
ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｖｏｌｕｔｅｓｐｕｅｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｇｅａｒ
ห้องสมุดไป่ตู้
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｇｅａｒｄｒｉｖｅｗｉｔｈｍｅｓｈｅｄｍｅｄｉｕｍｂｅｌｔａｎｄｔｈｅｉｎｖｏｌｕｔｅｓｐｕｒｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓ — ｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｍｏｄａｌｉｔｙａｎａｌｙｚｅｓｂｙｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ
２Ｏ１５卷年１Ｏ月Ｊｏｕｒｎａ】ｌｏｆＱｉｎｇｄａｏＵｎ青ｉｖｅ岛ｒｓｉｔ科ｙｏ技ｆＳ大ｃｉｅｎ学ｃｅ学ａｎｄ报Ｔ ‘ ｅ自ｃｈ然ｎｏ科ｌｏｇ学ｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖ。Ｏｌｃ ‘ ｔｉ・２０Ｎ１Ｏ５ ’
的固有频率增大，使得齿轮更不容易发生共振，柔性介质带的存在明显提高了齿轮传动的
动态性能，起到了减振降噪的功能。通过改变介质带的弹性模量、泊松比、厚度等，研究相
关参数对齿轮系统动态性能的影响，为介质带的参数选择和优化以及新型齿轮传动系统
的设计提供了理论依据。
关键词：柔性介质带；齿轮传动；模态分析；有限元法
中图分类号：ＴＨ１３２．４２９文献标志码：Ａ
ＶｉｂｒａｔｉｏｎＭｏｄａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＧｅａｒＤｒｉｖｅｗｉｔｈＭｅｓｈｅｄＭｅｄｉｕｍＢｅｌｔ
ａｎｄｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｇｅａｒｓｙｓ —
ｔｅｎｒｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓ。ＰｏｉｓｓｏｎＳｒａｔｉｏ。ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｅｄｉｕｍｂｅｌｔｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｎｄｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｅｌｅｃ —
ＦＡＮＺｈｉ－ｍｉｎ，ＷＡＮＧＮａ，ＳＨＩＷｅｎ，ＺＨＥＮＧＸｉａｎ－ｚｈｅ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０６１，Ｃｈｉｎａ）
ｆ
文章编号：１６７２６９８７（２０１５）０５ — ０５５３ — ０５；ＤＯＩ：１０．１６３５１／ｊ．１６７２ — ６９８７．２０１５．０５．０１６
带式啮合介质齿轮传动的模态分析
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｉｔｈｍｅｓｈｅｄｍｅｄｉｕｍｂｅｌｔｓｙｓｔｅｍｉｎｃｒｅａｓｅｓＳＯｔｈａｔｔｈｅｇｅａｒｉｓｌｅｓｓｐｒｏｎｅｔｏｒｅｓｏｎａｎｃｅ．Ｆｌｅｘｉｂｌｅｍｅｄｉｕｍｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ