课题组工作总结

课题组主要从事机械传动系统、零部件的结构分析和车辆性能测试及优化设计的研究工作。

机械传动系统

1.以某提升机两级行星减速器为研究对象，研究多级行星减速器动态特性。

减速器箱体、齿轮传动系统的结构固有特性研究二阶十阶三阶一阶二阶八阶两级行星减速器3D模型行星轮系动力学特性研究进行瞬态动力学分析得到轮齿应力分布、均载特性、振动特性分析、不同转速、几何偏心以及太阳轮浮动对减速器动态特性影响。应力分布均载特性振动特性不同转速下一级太阳轮齿根处应力变化曲线太阳轮存在几何偏心误差太阳轮无几何偏心误差行星轮系动力学特性研究对减速器进行振动、噪声实验研究。测点2（Z）时域图

测点2（Z）频谱图500rpm空载工况下测点布置测点2（Z）时域图

测点2（Z）频谱图500rpm20%载荷工况测量值与计算结果对比行星轮系动力学特性研究

2.以某风力发电传动系统核心部件-增速齿轮箱为研究对象，研究了风电齿轮传动特性及齿轮传动系统振动和冲击问题。从时、频域的角度分析了齿轮啮合力、齿轮传动的均载特性和啮合力对齿轮振动的影响规律。齿轮箱模型一级行星轮啮合力时域图一级行星轮啮合力频域图齿轮啮合力冲击变化二级行星轮啮合力时域图二级行星轮啮合力的频域图输出端接触力时域图输出端接触力频域图二级行星传动均载系数曲线一级行星传动均载系数曲线行星轮系动力学特性研究

研究了安装误差、外载、偏心误差对齿轮系统传动的影响规律。一级行星轮20um齿侧间隙二级行星轮30um齿侧间隙一级行星轮齿圈0.02°安装误差二级行星轮齿圈0.03°安装误差一级太阳轮20um齿侧间隙二级太阳轮30um齿侧间隙一级太阳轮轴线方向20um误差二级太阳轮轴线方向20um误差行星轮系动力学特性研究谐波减速器动力学特性及疲劳寿命研究谐波齿轮传动利用柔性单元的弹性变形波进行动力传递，具有结构简单、体积小、传动比大及实现无侧隙传动等优点，广泛应用于精密传动领域。以谐波减速器为研究对象，研究谐波齿轮传动动力学仿真，揭示柔轮应力、应变及变形规律。柔轮等效应力云图柔轮等效应变云图柔轮应力随时间变化曲线谐波减速器结构图谐波减速器在工作中柔轮受交变载荷的作用，所以减速器的使用寿命取决于柔轮的疲劳寿命。柔轮的Damage值柔轮的LogofDamage值柔轮的Life值柔轮的LogofLife值仿真结果表明柔轮最开始出现疲劳损伤的部位在齿端和齿根部位，并沿着柔轮轴线方向由轮齿内侧向尾部延伸，在柔轮杯口内壁与波发生器接触区域损伤最严重。谐波减速器动力学特性及疲劳寿命研究研究复合材料铺层尺寸对减速器柔轮应力分布及疲劳寿命影响。未添加复合材料时柔轮危险截面应力变化曲线b=10mm时柔轮危险截面应力变化曲线b=16.7mm时柔轮危险截面应力变化曲线b=25mm时柔轮危险截面应力变化曲线柔轮最大等效应力与复合材料层尺寸的关系曲线柔轮最大等效应变与复合材料层尺寸的关系曲线柔轮的Damage值柔轮的LogofDamage值柔轮的Life值柔轮的LogofLife值添加复合材料铺层后柔轮疲劳寿命有536.7h提高到725h，寿命有显著改善。谐波减速器动力学特性及疲劳寿命研究以某离合器摩擦片和对偶钢片为研究对象，重点分析离合器接合过程两者的温度场分布以及热应力分布。湿式多片摩擦离合器的热-机耦合特性分析t=0.3st=1.05st=1.75st=2.55s不同时间摩擦片温度场分布，外部温度高于内部温度，径向油槽附近温度较低。离合器摩擦副径向油槽的温度场摩擦接触区域径向油槽为了获得摩擦片不同点的温度随时间变化规律，选取径向7个节点和轴向5个节点测量。径向测点轴向测点t/sT/℃摩擦片不同径向节点处的温度时间曲线摩擦片不同轴向节点处的温度时间曲线t/sT/℃湿式多片摩擦离合器的热-机耦合特性分析摩擦片的vonmises热应力分布情况。

t=0.3st=1.05st=1.75st=2.95s由于温度场分布不均而产生热应力，在接合前1.5s热应力不高，1.5s后热应力显著升高。离合器接合结束时刻不同半径处的径向热应力分布示意图径向热应力/MPa半径/m不同半径处的周向热应力周向热应力/MPa半径/m湿式多片摩擦离合器的热-机耦合特性分析对偶钢片表面温度场分布(a)t=0.35s(b)t=0.7s(c)t=1.1s(d)t=1.5s(e)t=1.9s(f)t=2.3s(g)t=2.7s(h)t=3.1s由图可知内沿温度温度比外沿温度低，随着接合时间的增加表面温差增大。湿式多片摩擦离合器的热-机耦合特性分析摩擦片的vonmises热应力分布情况。t=0.35st=1.1st=1.9st=2.7st=0.35st=1.9st=2.7s对偶钢片横截面的vonMises热应力t=0.35st=1.9st=2.7s对偶钢片横断面的径向热应力分布湿式多片摩擦离合器的热-机耦合特性分析机械结构部件性能分析液压挖掘机结构件静强度分析以液压挖掘机主要结构部件（铲斗、主转动装置、斗杆和动臂）为研究对象，通过仿真分析得到四种姿势（每种姿势45种工况）下各部件最大应力及位置.铲斗最大等效应力位置主转动装置最大等效应力位置液压挖掘机结构件静强度分析斗杆最大等效应力位置动臂最大等效应力位置作业过程中履带式液压挖掘机瞬态动力学特性研究挖掘机作为现代重要的工程机械在各个领域有广泛的应用。保证挖掘机在作业过程中性能的可靠是首要问题。课题组开展了作业过程中履带式液压挖掘机瞬态动力学特性研究，重点分析了挖掘过程中关键结构件的应力变化规律。

t=100mst=350mst=700mst=1000mst=1100ms作业过程中履带式液压挖掘机瞬态动力学特性研究研究了挖掘机在作业过程中其主要结构（铲斗、斗杆、动臂和转动平台）的等效应力分布，并找到其最大等效应力区。动臂最大应力区斗杆最大应力区铲斗最大应力区转动平台最大应力区研究了土壤变形过程中应力的分布规律。土壤变形过程土壤应力分布作业过程中履带式液压挖掘机瞬态动力学特性研究数控支腿、平台性能分析针对两种数控支腿的设计方案进行静强度、固有特性进行对比。方案一方案二对两种方案的数控支腿进行模态分析得到1-5阶的固有频率和振型图。方案一一阶模态图方案一五阶模态图方案二一阶模态图方案二五阶模态图数控支腿、平台性能分析支腿固有频率最后进行静力学分析，得到平台及支腿的应力、应变分布情况。数控支腿、平台性能分析方案二静力分析应力图方案二静力分析位移图方案一静力分析应力图方案一静力分析位移图对比结果车辆及其部件性能测试与优化设计东风小康行驶车外噪声测试分析依据GB/T1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》，分别用第二档和第三档对加速行驶车辆进行外噪声测量。对测量的数据进行处理得到噪声为77.5dB(A)。然后选用两组代表性数据进行分析得到声压频谱图。1.噪声测量二档左侧声压频谱图二档右侧声压频谱图三档左侧声压频谱图三档右侧声压频谱图对下列六种工况进行噪声测试并进行频谱图进行分析，通过对比频谱图可以清晰看出在不同频率段的降噪效果。工况一：油底壳和消声器均用铅板及玻纤覆盖，二档汽车加速行驶；工况二：除去油底壳覆盖物，消声器用铅板及玻纤覆盖，二档汽车加速行驶；工况三：除去油底壳和消声器覆盖物，二档汽车加速行驶；工况四：油底壳和消声器均用铅板及玻纤覆盖，三档汽车加速行驶；工况五：除去油底壳覆盖物，消声器用铅板及玻纤覆盖，三档汽车加速行驶；工况六：除去油底壳和消声器覆盖物，三档汽车加速行驶。东风小康行驶车外噪声测试分析2.频谱分析工况五、六加速行驶车外噪声对比频谱图工况四、五加速行驶车外噪声对比频谱图工况二、三加速行驶车外噪声对比频谱图工况一、二加速行驶车外噪声对比频谱图东风小康行驶车外噪声测试分析结论：1.采用油底壳的铅板覆盖方式，对油底壳的结构辐射噪声以及发动机转动频率为基频引起的油底壳和发动机的共振噪声有较明显的降噪效果。2.采用消声器的铅板覆盖方式，对消声器的结构辐射噪声和发动机转动频率为基频引起的周期排气噪声有较明显的降噪效果。3.对正副驾驶员座垫处、消声器和油底壳采用铅板及玻纤的覆盖方式，对汽车匀速行驶时车内噪声的降噪效果不明显。工况三、四均匀行驶车内噪声对比频谱图工况一、二均匀行驶车内噪声对比频谱图工况二、三均匀行驶车内噪声对比频谱图摩托车车轮、后叉（含摇架）、方向柱系统性能测试与疲劳分析重点分析了摩托车车轮、后叉、方向柱系统在不同跌落高度时力学性能。跌落1m时摩托车各部件均未发生破坏。335dieluo1m.avi跌落2m时方向柱发生塑性变形。335dieluo2m.avi跌落2m时方向柱应力云图1.性能测试跌落3m时方向柱和辐条发生塑性变形。335dieluo3m.avi跌落3m时方向柱应力云图跌落3m时辐条应力云图摩托车车轮、后叉（含摇架）、方向柱系统性能测试与疲劳分析摩托车车轮、后叉（含摇架）、方向柱系统性能测试与疲劳分析2.疲劳分析通过对摩托车在不同路况（坑洼路、大小鹅卵石路、比利时路、石块路、大小搓衣板路、大小波路面）下行驶得到各测量点的应变变化范围。前轮轮圈内侧后轮轮圈内侧前轮轮毂后轮轮毂大小鹅卵石路大小波路面石板路面坑洼路面后叉摇架后轮毂前轮毂方向柱连接板后轮前辐条后辐条结论：摩托车摇架和轮圈的材料分别换成35钢和铝合金7005后，它的后叉、摇架、方向柱和前后轮部件在40km/h鹅卵石路和60km/h坑洼路工况下的没有疲劳裂纹产生。摩托车车轮、后叉（含摇架）、方向柱系统性能测试与疲劳分析首先对割草机车架进行有限元分析得到在三种工况下最大等效应力及位置。割草机车架结构性能分析及灵敏度优化设计车架有限元模型1.车架有限元分析水平弯曲工况最大等效应力90.1Mpa，位于前悬架摆臂连接处极限扭转工况最大等效应力212Mpa，位于前立柱与车架连接处。割草机车架结构性能分析及灵敏度优化设计紧急制动工况下最大等效应力101Mpa，位于发电机组与车架的安装处。对车架进行自由模态分析，得到割草机前十阶固有频率及振型。割草机车架结构性能分析及灵敏度优化设计一阶模态图五阶模态图七阶模态图九阶模态图2.车架动力学分析分析割草机车架在通过100mm高度台阶时瞬态应力分布情况。zj\image_1.avi割草机车架结构性能分析及灵敏度优化设计前轮接触台阶最大应力处后轮接触台阶最大应力处3.灵敏度分析

设计灵敏度分析是优化设计的重要环节，是提高优化效率的重要手段。研究主体车架矩形管厚度对车架等效应力、应变的影响。割草机车架结构性能分析及灵敏度优化设计

水平工况下D=1.25mm时应力超过屈服极限极限扭转工况左前轮悬空时D=1.5mm时应力超过屈服极限极限扭转工况左后轮悬空时D=2.2mm时应力超过屈服极限在紧急制动工况下D=1mm车架应力超过屈服极限水平工况下应力随D变化规律极限扭转前轮悬空应力随D变化规律紧急制动工况应力随D变化规律极限扭转工况应力随D变化规律摩托车发动机动态激振力识别的实验技术研究以摩托车发动机为研究对象，重点研究了在试验基础上对发动机动态激振力测试与识别技术。利用频响函数质量线理论计算得到发动机刚体惯性参数并与计算值进行比较。指出了响应点和激励点的选择是刚体惯性参数识别的关键。摩托车发动机动态激振力识别的实验技术研究

在发动机点燃工况和测功机反拖工况下，对激振力测试台架支撑处布置的测点进行了动态激振力的测试。把测点的激振力转换到发动机重心位置得到发动机激振力。点燃工况不同转速发动机激振力测功机反拖不同转速发动机激振力不同工况微车变速器声学优化技术研究以汽车变速器为研究对象，重点运用有限元、边界数值计算和实验分析对变速箱进行振动和噪声辐射进行了分析研究。首先对变速器进行频率响应分析，通过实验测得各轴承座附近的振动加速度信号。三