《齒輪傳動離心場中顆粒阻尼的被動抑振機理研究》是依託廈門大學，由肖望強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：齒輪傳動離心場中顆粒阻尼的被動抑振機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：肖望強
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傳統的齒輪傳動主動抑振方法會帶來製造成本大幅提高等問題，同時齒輪的時變嚙合剛度引起的衝擊等因素無法消除。顆粒阻尼抑振技術具有減振效果顯著、耐高溫、對原結構改動小等優點，是振動控制領域最新出現的一種被動抑振技術。將顆粒阻尼被動抑振技術套用到齒輪傳動中能有效降低齒輪嚙合時的振動和噪音，特別適用於齒輪傳動系統高溫、油潤滑的惡劣環境。.本申請採取數值仿真計算、理論分析和實驗研究相結合的方法，通過建立符合齒輪副空腔內離心場實際邊界條件的顆粒離散元接觸模型，從理論上揭示在齒輪輪轂和腹板結構空腔內，離心場中顆粒的非彈性碰撞和摩擦阻尼機理，確定離心場對採用顆粒阻尼技術的齒輪系統固有頻率等模態參數的作用規律，分析對阻尼耗能影響強烈的因素對不同參數的齒輪傳動抑振特性的影響規律，為齒輪傳動抑振的套用提供確切的理論依據和設計準則。
結題摘要
項目背景 齒輪傳動正朝著高速、重載、輕量化和高精度的方向發展，如何控制振動對機械裝備的精度、性能具有重要的影響。 顆粒阻尼由填充在結構空腔中的顆粒物質通過碰撞和摩擦作用提供阻尼效應。該技術具有耐高溫惡劣環境、對原結構改動小等優點。 顆粒阻尼技術特別適用於齒輪傳動系統高溫、油潤滑的惡劣環境，離心載荷使得顆粒積壓在遠離轉動中心的一端，需要探尋顆粒阻尼損耗能量值的計算方法，分析不同參數的齒輪傳動抑振特性的影響規律，為齒輪抑振提供確切的理論依據和設計準則。 主要研究內容 （1）顆粒在離心場中的非彈性碰撞和摩擦阻尼機理 建立在離心場作用下顆粒三維離散元接觸模型，對顆粒碰撞能耗進行研究，通過實驗獲得符合實際邊界條件的離散元模型。 （2）在離心場中影響顆粒阻尼耗能特性的特徵因素 分析顆粒本體的表面特性、粒度分布、體積填充率、結構空腔等對齒輪傳動的抑振特性的影響。 （3）通過實驗的方法確定離心載荷對顆粒耗能的作用規律 （4）在離心場中顆粒阻尼各因素對齒輪傳動抑振的影響規律 重要結果及關鍵數據 （1）當顆粒層高度增大到一定值，顆粒層應力隨之變化很微弱，這一高度值在齒輪減振上可以指導設計。 （2）在齒輪設計時，優先選用長徑比小的顆粒阻尼器，以獲得最優的能量耗散效果。 （3）顆粒填充率在50%以下時，顆粒阻尼對齒輪傳動減振效果較差。在載荷和轉速相同時，隨著填充率的增加能耗呈先增加後減小的趨勢。一級載荷時，最優填充率為70%，二級載荷為75%，三級載荷為85%。 （4）在顆粒摩擦和恢復係數相同的情況下，顆粒材料的密度越大，顆粒系統減振效果越好；顆粒的恢復係數越大，單次碰撞過程中非彈性碰撞耗能越小，鉛合金和不鏽鋼顆粒減振效果相當。 （5）在相同載荷下，隨著顆粒粒徑的由小變大，阻尼器的耗能值表現為先增大後減小的趨勢，在顆粒粒徑為5mm左右時減振效果最好。 （6）在轉速300rpm以下，摩擦係數小的顆粒有著較優的減振效果；在700rpm以上，摩擦係數大的顆粒有著較優的減振效果。在轉速一定時，隨著負載的增加，顆粒阻尼器的總能量耗散值也增加，但不會一直增加，在固定轉速下顆粒的耗能值存在一定的極限值。 科學意義 （1）研究在離心場作用下，顆粒介質非彈性碰撞和摩擦阻尼機理，通過實驗結果建立符合實際邊界條件的三維顆粒離散元接觸模型。 （2）提出在離心場作用下基於顆粒阻尼技術的齒輪傳動最最佳化設計方案。
