斜齿轮啮合刚度变化规律研究

轴承支承刚度及齿轮啮合刚度计算

4.6设计参数的计算方法 在XXX 的动力学模型中涉及众多的设计参数:如尺寸参数、质量参数,刚度参数等。在本节中介绍其中的刚度参数的计算方法(轴承刚度和齿轮啮合综合刚度)。 1轴承刚度系数的计算方法 一个滚动轴承的径向支承刚度由下式计算 3 21δδδ++= F k 式中: k 一滚动轴承的径向刚度系数 F 一轴承的径向载荷 1δ一轴承的径向弹性位移 2δ一轴承外圈与轴承孔的接触变形 3δ一轴承内圈与轴径的接触变形 (1)轴承的径向弹性位移 轴承的径向弹性位移根据有无予紧按如下两式计算 予紧时: 01βδδ= 轴承中存在游隙时: 2 01g - =βδδ 式中: 0δ一游隙为零时轴承的径向弹性位移,其计算公式见表4一1 g 一轴承的游隙(有游隙时取正号,予紧时取负号) β一系数,根据相对间隙0δg 从图4一7中查出

系数 表4一10δ的计算公式 序号 轴承类型 径向弹性位移计算公式 1 单列深沟轴承 θδd Q 2 3 4 -010 37.4?= 2 向心推力球轴承 θ α δd Q 2 4 -0cos 1037.4?= 3 双列深沟球面球轴承 θ α δd Q 2 3 4 -0cos 1099.6?= 4 向心短圆柱滚子轴承 8.09 .05 -01069.7θ δd Q ?= 5 双列向心短圆柱滚子轴承 815 .0893 .000625.0d F =δ 6 滚道挡边在的上双列向心短圆 柱滚子轴承 8 .0897 .000625.0d F =δ 7 圆锥滚子轴承 8 .09 .05-0cos 1069.7a l Q αδ?= 滚动体上的载荷α cos 5iz F Q =

变刚度调平原理

高层建筑有相当比例的上部结构为刚度相对较弱、荷载不均的框剪、框筒结构，其基础采用桩筏、桩箱基础，建成后其沉降呈蝶形分布，桩顶反力呈马鞍形分布。这些工程的基础设计多数沿用传统理念，采用均匀布桩与厚筏（或箱形承台）。 这种传统理念可以概括为四点： 1、基桩的总承载力不小于总荷载，桩群形心与荷载重心重合或接近；即满足力和力矩的平衡。 2、桩的布置大体均匀，有的还主张在角部和边部适当加密；因为 实测桩顶反力角部最大，边部次之，中部最小； 3、沉降量和整体倾斜满足规范要求； 4、筏板厚度在满足抗冲切的前提下随建筑物层数和高度成正比增大，厚度达3-4m者鲜见，或为增加刚度而采用箱形承台； 常规设计计算方法只考虑静力平衡条件，而没有考虑上部结构、筏板、桩土的共同作用。而实际情况中，群桩效应将导致桩的支承刚度由外向内递减；对于框剪、框筒结构，荷载集度是内大外小，而其上部结构的刚度对变形的制约能力相对较弱。若采用传统设计方法，则碟形差异沉降较明显，易引起开裂，影响正常使用的要求。 而采用变刚度调平设计理论调整桩基布置，使得基底反力分布模式与上部结构的荷载分布一致，可减小筏板内力，实现差异沉降、承台(基础)内力和资源消耗的最小化。

二、传统设计理念的盲区 传统设计理念的盲区归纳起来有以下四个方面： 1、设计中过分追求高层建筑基础利用天然地基 将箱基或厚筏应用于荷载与结构刚度极度不均的超高层框筒结构 天然地基，由此导致基础的整体弯矩和挠曲变形过大，差异变形超标，甚至出现基础开裂。 2、桩筏基础中，忽视桩的选型应与结构形式、荷载大小相匹配的原则 将小承载力挤土桩用于大荷载高层建筑的情况，由此导致超规范密布大面积挤土桩，既不能有效减小差异沉降和承台内力，又极易引发成桩质量事故。 3、桩筏基础中，忽视合理利用复合桩基调整刚度分布、减小差异沉降的作用 由于荷载分布不均，布桩必然稀密不一，承台分担荷载作用在疏桩区不予利用，必然导致该部分支承刚度偏高，既不利于调平，又不利于节材。 4、桩筏设计中，对利用筏板刚度“调整荷载、桩反力分布及减小差异沉降”的期望值过高 筏板对调整荷载和桩反力、减小差异沉降可起到一定作用，但这是以高投入为代价，且效果不理想。 三、基本概念

齿轮振动原理

齿轮的振动机理 一、齿轮的力学模型分析 如图1所示为齿轮副的力学模型，其中齿轮具有一定的质量，轮齿可看作是弹簧，所以若以一对齿轮作为研究对象，则该齿轮副可以看作一个振动系统，其振动方程为 式中x—沿作用线上齿轮的相对位移； c —齿轮啮合阻尼； k（t）—齿轮啮合刚度； T1，T2—作用于齿轮上的扭矩； r2—齿轮的节圆半径； i—齿轮副的传动比； e（t）—由于轮齿变形和误差及故障而造成的个齿轮在作用线方向上的相对位移； m r—换算质量。 图1 齿轮副力学模型 m r=m1m2/(m1+m2)（1-2） 若忽略齿面摩擦力的影响，则(T2-iT1)/r2=0，将e（t）分解为两部分：e(t)=e1+e2(t)（1-3） e1为齿轮受载后的平均静弹性变形；e2(t)为由于齿轮误差和故障造成的两个齿轮间的相对位移，故也可称为故障函数。这样式(1-1)可简化为 （1-4）由式(1-4)可知，齿轮的振动为自激振动。该公式的左侧代表齿轮副本身的振动特征，右侧为激振函数。由激振函数可以看出，齿轮的振动来源于两部分：一部分为k（t）e1，它与齿轮的误差和故障无关，所以称为常规振动；另一部分

为k（t）e2(t) ,它取决于齿轮的综合刚度和故障函数，这一部分可以较好地解释齿轮信号中边频的存在以及与故障的关系。 式(1-4)中的齿轮啮合刚度k(t)为周期性的变量，由此可见齿轮的振动主要是由k（t）的这种周期变化引起的。 k(t)的变化可用两点来说明：一是随着啮合点位置的变化，参加啮合的单一轮齿的刚度发生了变化，二是参加啮合的齿数在变化。例如对于重合系数在1-2之间的渐开线直齿轮，在节点附近是单齿啮合，在节线两侧某部位开始至齿顶、齿根区段为双齿啮合（图2）。显然，在双齿啮合时，整个齿轮的载荷由两个齿分担，故此时齿轮的啮合刚度就较大；同理，单齿啮合时啮合刚度较小。 图2 齿面受载变化图3 啮合刚度变化曲线 从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，齿轮的啮合刚度就变化一次。由此可计算出齿轮的啮合周期和啮合频率。总的来说，齿轮的啮合刚度变化规律取决于齿轮的重合系数和齿轮的类型。直齿轮的刚度变化较为陡峭，而斜齿轮或人字齿轮刚度变化较为平缓，较接近正弦波（图3）。 若齿轮副主动轮转速为n1、齿数为Z1；从动轮转速为n2、齿数为Z2，则齿轮啮合刚度的变化频率（即啮合频率）为 （1-5）无论齿轮处于正常或异常状态下，这一振动成分总是存在的。但两种状态下振动水平是有差异的。因此，根据齿轮振动信号啮合频率分量进行故障诊断是可行的。但由于齿轮信号比较复杂，故障对振动信号的影响也是多方面的，特别是由于幅值调制和频率调制的作用，齿轮振动频谱上通常总是存在众多的边频带结构，给利用振动信号进行故障诊断带来一定的困难。 二、幅值调制与频率调制

变刚度调平设计

桩基变刚度调平优化设计 一、概述 高层建筑有相当比例的上部结构为刚度相对较弱、荷载不均的框剪、框筒结构，其基础采用桩筏、桩箱基础，建成后其沉降呈蝶形分布，桩顶反力呈马鞍形分布。这些工程的基础设计多数沿用传统理念，采用均匀布桩与厚筏（或箱形承台）。 这种传统理念可以概括为四点： 1、基桩的总承载力不小于总荷载，桩群形心与荷载重心重合或接近；即满足力和力矩的平衡。 2、桩的布置大体均匀，有的还主张在角部和边部适当加密；因为实测桩顶反力角部最大，边部次之，中部最小； 3、沉降量和整体倾斜满足规范要求； 4、筏板厚度在满足抗冲切的前提下随建筑物层数和高度成正比增大，厚度达3-4m者鲜见，或为增加刚度而采用箱形承台； 常规设计计算方法只考虑静力平衡条件，而没有考虑上部结构、筏板、桩土的共同作用。而实际情况中，群桩效应将导致桩的支承刚度由外向内递减；对于框剪、框筒结构，荷载集度是内大外小，而其上部结构的刚度对变形的制约能力相对较弱。若采用传统设计方法，则碟形差异沉降较明显，易引起开裂，影响正常使用的要求。 而采用变刚度调平设计理论调整桩基布置，使得基底反力分布模式与上部结构的荷载分布一致，可减小筏板内力，实现差异沉降、承台(基础)内力和资源消耗的最小化。 二、传统设计理念的盲区 传统设计理念的盲区归纳起来有以下四个方面： 1、设计中过分追求高层建筑基础利用天然地基 将箱基或厚筏应用于荷载与结构刚度极度不均的超高层框筒结构天然地基，由此导致基础的整体弯矩和挠曲变形过大，差异变形超标，甚至出现基础开裂。 2、桩筏基础中，忽视桩的选型应与结构形式、荷载大小相匹配的原则 将小承载力挤土桩用于大荷载高层建筑的情况，由此导致超规范密布大面积挤土桩，既不能有效减小差异沉降和承台内力，又极易引发成桩质量事故。 3、桩筏基础中，忽视合理利用复合桩基调整刚度分布、减小差异沉降的作用 由于荷载分布不均，布桩必然稀密不一，承台分担荷载作用在疏桩区不予利用，必然导致该部分支承刚度偏高，既不利于调平，又不利于节材。 4、桩筏设计中，对利用筏板刚度“调整荷载、桩反力分布及减小差异沉降”的期望值过高筏板对调整荷载和桩反力、减小差异沉降可起到一定作用，但这是以高投入为代价，且效果不理想。 三、基本概念 住宅建筑多采用剪力墙结构；办公楼等公共高层建筑主要采用框架-核心筒结构，部分采用框架-剪力墙、筒中筒结构、框支剪力墙结构。这两大类结构体系的力学特性有很大差别。第二类结构的整体刚度差，刚度与荷载分布不均，上部结构与基础、基础相互作用特性更复杂。就设计而言，第二类更复杂，工程实际中由于设计不当而引发的问题更多。 《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008提出变刚度调平设计理念，其基本思路是： 考虑地基、基础与上部结构的共同作用，对影响沉降变形场的主导因素——桩土支承刚度分布实施调整，“抑强补弱”，促使沉降趋向均匀。具体包括： 1、高层建筑内部的变刚度调平； 2、主裙房间的变刚度调平。

变刚度复合材料板弹簧及其刚度控制方法与设计方案

图片简介: 本技术涉及一种变刚度复合材料板弹簧，其包括一纤维增强树脂基复合材料板弹簧体，所述板弹簧体内部植入采用形状记忆合金制作的增强纤维；所述形状记忆合金的增强纤维单独或者与发热元件共同组成刚度驱动器。本技术的变刚度复合材料板弹簧将形状记忆合金作为刚度驱动器植入复合材料板弹簧中，并设计配套的加热装置；车载传感及控制系统根据当前驾驶模式的具体需求，对加热装置输出相应指令；加热装置根据指令对形状记忆合金加热，使形状记忆合金的弹性模量按照预定要求变化，最终实现复合材料板弹簧总成刚度在具体驾驶模式下的匹配控制。 技术要求 1.一种变刚度复合材料板弹簧，其特征在于：包括一纤维增强树脂基复合材料板弹簧体，所述板弹簧体内部植入采用形状记忆合金制作的增强纤维；所形状记忆合金的增强纤维 单独或者与发热元件共同组成刚度驱动器。 2.如权利要求1所述的变刚度复合材料板弹簧，其特征在于：所述板弹簧体采用纤维增强树脂基复合材料制作。

3.如权利要求1所述的变刚度复合材料板弹簧，其特征在于：所述增强纤维排布方向与板弹簧体的长度方向一致或呈一定的角度；所述增强纤维连续不断，其两端和车载电源组成导电回路。 4.如权利要求1所述的变刚度复合材料板弹簧，其特征在于：所述板弹簧体两端设有接头螺栓；所述刚度驱动器通过接头螺栓和板弹簧体自身树脂的粘接作用来固定和约束。 5.如权利要求2所述的变刚度复合材料板弹簧，其特征在于：所述刚度驱动器采用如下方法得到：将连续的采用形状记忆合金制作的增强纤维布置在铺层上，并使增强纤维在接头螺栓的钻孔区域转向；在簧身固化成型后，通过接头螺栓及树脂粘接作用实现增强纤维的固定；复合材料板弹簧成型模具中设置形状记忆合金的引出空间，使刚度驱动器与外接电源的连接。 6.一种变刚度复合材料板弹簧的刚度控制方法，其特征在于：包括如下步骤： 1)，将刚度驱动器接口与车载电源连接，即与车载电源、车载传感及控制系统构成悬架刚度的主动控制系统； 2)，在汽车行驶过程中，车载传感系统采集汽车的行驶状态参数并将信息传输给车载控制系统； 3)，车载控制系统根据车载传感系统提供的信息，按照预定的控制策略对车载电源输出相应指令； 4)，车载电源根据车载控制系统的指令对复合材料板弹簧内部的刚度驱动器通电加热，刚度驱动器温度达到所需范围后，内部的形状记忆合金发生相变并改变弹性模量，实现复合材料板弹簧刚度在具体工况下的匹配控制。 7.如权利要求7所述的变刚度复合材料板弹簧的刚度控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述行驶状态参数包括车身加速度、悬架动行程及轮胎动载荷，主动控制系统通过信号处理系统对采集到的状态信号进行滤波、放大等信号处理操作；同时，由车载路面识别系统对汽车行驶路面进行识别。

43-具有变刚度特性和阻尼功能的NIVOMAT全自动行车高度控制系统

豳匿Ｅ雯甄圈ｌ具有变刚度特性和阻尼功能的ＮＩＶＯＭＡＴ全自动行车高度控制系统 具有变冈幢特性和阻尼功能的ＮＩＶＯＭＡＴ全自动行车高度控制系统 ＮｌＶｏＭＡＴＶｅｈｉｃＩｅＬｅＶｅｌＣＯｎｔｒＯＩＳｙｓｔｅｍＦｅａｔｕｒｉｎｇＶａｒＩａｂＩｅＳｔｉｆｆｎｅｓｓ＆Ｄａｍｐｉｎｇ 撰文／上海汇众萨克斯减振器有限公司工程部严平一７ＦＳａｃｈｓ的Ｎｉｖｏｍａｌ全自动行 么一车高度控制系统（下文简称 Ｎｉｖｏｍａｔ系统）在悬架中用以替代 传统的减振器，实现在任何载重 （额定范围内）的情况下自动将车身 调整到设计好的最佳姿态（高度）， 并且同时具备了车高调节、弹性 元件和阻尼元件这三者的作用。 它由一些必要的功能块（支撑件、 泵、蓄能器、储油器、调整器等） 组成，并且全部整合在了一个直径 为５４—７２ｍｍ的外筒之中。由于车 辆后轴载荷变化比较频繁，所以 Ｎｉｖｏｍａｔ系统通常被安装在汽车的 后桥。 Ｎｉｖｏｍａｔ系统除了多功能的特 性外，另外一个最显著的特征就 是：它用于车身高度调整和平衡的 动力完全来自于汽车行驶过程中车 桥和车身间的相对运动，完全不需 要任何外部能源输入，做到了真正 的高度整合、多功能、零功耗、零 排放。 Ｎｉｖｏｍａｔ系统工作原理 图１列出了Ｎｊｖｏｍａｆ系统的内部 结构和主要部件。由图可见：控制套管装在空心连杆的内部；控制套管的内部又装着泵杆和两个单向阀，并组成了泵系统；活塞和阀系被安装在连杆的下端（活塞端），它在缸筒内运动并产生阻尼力；高压腔内的液压油和高压气体由一个内隔膜分开。在复原行程，泵腔的体积由小变大，由于单向阀的存在，液压油从低压腔被吸入到泵腔。而在压缩行程时泵腔体积由大变小，同样由于单向阀的存在，液压油从泵腔被泵入到高压腔。如此反复高压腔的压力越来越高把车身顶高至最佳行车高度。一旦达到最佳高度 时，系统内部的旁通被打开，油液 在泵腔和高压腔内循环。车高就被 维持在这一最佳高度。 Ｎｉｖｏｍａｔ系统的功能分解 １．车高自平衡功能 行车高度控制和平衡是Ｎ｜ｖｏｍａｔ 系统最重要的一个作用，ＮｊＶＯｌｍａｌ系 统可以补偿汽车上由于载荷变化产 生的对悬架系统设计要求的变化， 从而使汽车在整个载荷变化范围内 的动力学特性几乎保持不变，从技 术上解决了各种性能提出的对设计 要求的矛盾（行车高度、舒适性、操 纵稳定性）。同时还可以使车辆具 有恒定的离地间隙，提高通过性； 使车轮在复原和压缩方向都具有 １００％的动行程；优化后的悬架运 作位置，减少车桥及车轮的磨损， 减少滚动阻力，减少油耗；优化后 的车身姿态可以降低整车的气阻系 数。减少油耗等优点。 由于Ｎｉｖｏｍａｔ系统内部的泵系 统是靠车辆行驶时车身与车轴之 间的相对运动来提供动力的。所 以只有在车辆行驶时它才会起作 用。一般一辆满载的装有Ｎｉｖｏｍａｔ 系统且运动比为１：１的车辆在行驶 ５００～１０００ｍ后就可以达到最佳的 车身高度。路面越粗糙，Ｎｉｖｏｍａｔ 系统的作用速度越快。Ｎｉｖｏｍａｌ系 统在出厂前都要进行１００％的泵功 能测试，只有在规定的时间内能泵 到最高压力的Ｎｊｖｏｍａｔ才能出厂， 从而确保每一个Ｎｉｖｏｍａｔ系统都能 有良好的性能。 ２．变刚度弹簧功能 Ｎｉｖｏｍａｔ系统在悬架中不仅仅 起到高度调节的作用，同时它也 是车辆后轴上的承重件。如果可 以将一辆汽车的重量分为车身自 重与负载两部份的话，那么在装 有Ｎｉｖｏｍａｔ的车辆上大部分车身自 重仍然由机械弹簧（螺旋弹簧、扭 杆或钢板弹簧）支撑。而车辆所装 载货物的重量主要由Ｎｉｖｏｍａｔ系统 来支撑。因此。当对一个Ｎｉｖｏｍａｔ 悬架进行功能展开时，会分解出 三个弹性元件。它们是：机械弹 簧、Ｎｉｖｏｍａｔ系统（气弹簧．高压腔 内的充气反作用力）和缓冲块。在 Ｎｉｖｏｍａｔ系统中，机械弹簧的弹力 会比传统减振系统的弱一些，因为 技术与应用ＡＰＡ（№．９）２∞¨３６ 　万方数据