关于2014年，新型环式减速机系统动态特性分析

    新型环式减速机系统由传动子系统I(环板、偏心轴、输入输出轴和轴承)和结构子系统II(主要是箱体)通过轴承连接在一起，采用固定界面动态子结构法建立“齿轮一转子一轴承一支承系统”动力学分析模型。


采用有限元法建立上述模型时，由于减速机箱体为焊接结构箱体，为了便于结构离散，对箱体局部区域作了等效简化，箱体结构用自由网格划分方法，采用四面体实体单元;齿轮及传动轴用映射网格划分方法，采用八节点六面体实体单元;用4个互成900的弹性单元来模拟箱体轴承，将传动轴和箱体对应部位联系起来，得到两级同轴环式减速机系统整体有限元动力学分析模型，共计510 381个节点，135 268个单元，内部动态激励力施加在各对齿轮的节回上，箱体的支撑座全部约束。

内部动态激励力是由齿轮副的轮齿啮合过程产生的，主要包括刚度激励、误差激励和啮合冲击激励fuel。由于刚度激励、误差激励和啮合冲击激励是非线性的，而且误差激励具有随机性，难以确定。为了简化计算，采用三维接触有限元法对各级齿传动啮合刚度进行数值模拟;轮齿啮合误差是由齿轮加工误差和安装制造误差引起的，根据齿轮设计的精度等级确定齿轮的偏差，采用简谐函数表示这种误差模拟。再将各级齿轮传动的啮合刚度曲线的变刚度部分和误差曲线在对应点处相乘，即得由齿轮刚度变化和误差引起的内部激励力—时间历程曲线[[4]，如图3所示。图3a输出级内齿环板齿轮啮合时变刚度曲线，图3b输出级内齿环板齿轮传动误差曲线，图3c输出级内齿环板齿轮传动内部动态激励力。同理可以求出其他啮合齿轮副由刚度和误差引起的内部激励。

2系统动态特性分析

采用振型叠加法计算系统动态响应，在求解过程中通常不必求出全部的固有频率和振型，这里求解了前10阶模态参数，见表2。在同时考虑了各对齿轮由刚度和误差激励引起的动态载荷，计算得到减速机齿轮箱上任意点的振动时域响应，通过FFT变换即可得到各点频域响应，还可以得到各点位移、速度和加速度等变化曲线。如图4为节点45 787的速度曲线，表3列出了箱体轴承座处振动速度的有效值。其中45 787和43 268是输出轴承水平((x)和垂直伽)方向;74 349和74 531是输入端曲柄轴承水平((x)和垂直方向(y); 120 268和119 939是箱体侧面水平((x)和顶部垂直妙)方向。根据齿轮动态特性的评价标准，该新型传动在内部激励作用下，其振动大小处于B级水平，标明该减速机动态性能良好，系统结构和设计合理。