球磨机大小齿轮的振动分析与处理

摘要：本文所讲的球磨机，是一种以齿轮驱动为传动的机械设备，它是物料碎后再进行粉碎的重要设备，通常应用在水泥、建材、化肥、陶瓷等诸多生产领域。那么，球磨机的运行原理是怎样的呢？如何才能保证齿轮的正常运行呢？本文针对球磨机齿轮的振动进行了分析和处理，以供借鉴参考。

关键词：球磨机；大小齿轮；振动处理

在当前我国乃至世界的工业领域中，球磨机这样的粉球磨机械是十分常用且常见的。它能根据具体施工的需求和工艺的具体要求对各种硬度的材料进行粉磨处理。由于在单位的施工中，球磨机的运转率通常来说是比较高的，这样一来，就很容易发生球磨机小齿轮轴承座处振动方面的故障。无可厚非，引发振动的是多方面因素的结果，当然它所造成的危害也是客观存在的，因此，我们要在实际工作中对症下药，认真分析引起振动的原因，并及时准确地选取修复方法，排除故障。

1.球磨机振动原因分析

根据球磨机的结构，能够引起振动噪声大的原因有 2 个：一是轴承座滚动轴承故障；二是小齿轮损伤故障，如果是轴承失效的话，那么在振动频谱图上应该出现轴承的故障特征频率。然而，我们在振动频谱以及冲击脉冲谱上都始终没有发现轴承的故障频率，同时，我们通过另一种方式，即测量轴承温度的方式也未能发现轴承的温度过高的现象。因此判定造成球磨机动大的原因有可能来自小齿轮。齿轮常见的故障形式有齿面磨损、齿面接触疲劳和齿轮断齿。

2.球磨机齿轮啮合原理

接下来，笔者对啮合齿轮的运行原理进行介绍：首先，它是依靠主动轮的齿廓来推动从动轮的齿廓，以此来实现运动的传递功能。针对渐开线齿轮定传动，当主动轮开始出现回转的时候，从动轮就需要按照给定的传动比作等速转动，此时，如若从动轮的转速并非恒定，便会产生一定的惯性力，这种惯性力从某种意义上讲是一种附加动载荷，它既可能影响齿轮的使用寿命，又可能会引起较大的冲击与振动。因此，我们要想真正实现齿轮的定比传动，就应当尝试通过积极地满足齿廓啮合的基本定律的方式来实现球磨机的齿轮啮合。

2.1 引起球磨机大小齿轮振动的原因主要有如下几种：

（1）在制造方面

在制造方面，球磨机的传动齿轮齿廓往往呈现出渐开线的齿形，基本都采用了标准的方式进行安装，但是不可否认的是它有一个重大的缺陷，那就是容易出现偏心等诸多问题，还可能会产生齿距误差以及齿形误差等看起来不起眼却影响

齿轮系的运动分析

16.2齿轮系的运动分析齿轮系由曲轴齿轮、惰齿轮和凸轴齿轮。本例要模拟三个齿轮键的运动。（1）设置齿轮系的连接。须分别定义简易曲轴齿轮、简易惰性轮、简易凸轮轴齿轮与简易机体之间的旋转运动副。（2）设置齿轮副连接。定义曲轴齿轮与惰齿轮之间、凸轮轴齿轮与惰齿轮之间的齿轮副连接。（3）模拟仿真。（4）运动分析。 16.2.1设置齿轮系的连接 1.新建组文件（1）点击“开始”选取“机械设计”中的“装配件设计”模块。（2））进入装配件设计模块后，点击添加现有组件图标，再点击模型树上的Product1图标，此时会出现文件选择对话框，按住Ctrl键，分别选取“Chapter16/ duo-gear.CATPart、qu-zhou-gear.CATPart、tu-lun-gear.CATPart、duolunzhou.CATproduct、jianyi-quzhou.CATpart、jianyi-tulunzhou. CATPart、jianyi-jizuo. CATpart”，将这些零件体载入到Product1中. (3) 此时，零件体载入后重合到一起，点击分解图标，出现分解对话框,然后点击模型树上的Product1,点击确定，此时弹出警告对话框，警告各零件的位置会发生变，点击警告对话框的按钮“是”，我们会发现各个零件分解开来。如图16-101所示。

图16-101 分解重和的各个零件 2.设置各简易齿轮轴与简易机座之间的运动连接（1）点击“开始”选取“数字模型”中的“DMU Kinematics（数字模型运动）”模块，进入模型运动工作台。（2）单击“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮，弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框。如图16-101所示。图16-101 “Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框（3）单击对话框中的“New Mechanism(新运动机构)“按钮弹出“Mechanism Creation(生成运动机构)”对话框，单击对话框中的“确定”按钮，按照对话框中的默认机构名称“Mechanism.1”生成新的运动机构。同时“Mechanism Creation(生成运动机构)”对话框被关闭，回到“Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框。

齿轮传动噪声产生原因及控制

齿轮传动噪声产生原因及控制摘要:结合多年的实际工作经验，分析齿轮传动噪音的产生的原因，同时，就如何控制和减少噪音，提出了一些比较实用的方法，仅供相关人士参考。关键词：齿轮传动、噪音、消除、共振、渐开线齿轮传动的噪音是很早以前人们就关注的问题。但是人们一直未完全解决这一问题，因为齿轮传动中只要有很少的振动能量就能产生声波形成噪音。噪音不但影响周围环境，而且影响机床设备的加工精度。由于齿轮的振动直接影响设备的加工精度，满足不了产品生产工艺要求。因此，如何解决变速箱齿轮传动的噪音尤为重要。下面谈谈机械设备设计和修理中消除齿轮传动噪音的几种简单方法。 1 噪音产生的原因 1.1 转速的影响齿轮传动若转速较高，则齿轮的振动频率增高，啮台冲击更加频繁，高频波更高。据有关资料介绍，转速在1400转/分钟时产生的振动频率达5000H。产生的声波达88dB形成噪音软。一般光学设备变速箱输出轴的转速都较高。高达2000~2800转/分钟。因此，光学设备要解决噪音问题是需要研究的。 1.2 载荷的影响我们将齿轮传动作为一个振动弹簧体系，齿轮本身作为质量的振动系统。那么该系统由于受到变化不同的冲击载荷，产生齿轮圆周方向扭转振动，形成圆周方向的振动力。加上齿轮本身刚性较差就会产生周期振幅出现噪音。这种噪音平稳而不尖叫。 1.3 齿形误差的影响齿形误差对齿轮的振动和噪音有敏感的影响。齿轮的齿形曲线偏离标准渐开线形状，它的公法线长度误差也就增大。同时齿形误差的偏离量使齿顶与齿根互相干扰，出现齿顼棱边啮合，从而产生振动和噪音。 1.4 共振现象的影响齿轮的共振现象是产生噪音的重要原因之一。所谓共振现象就是一个齿轮由于刚性较差齿轮本身的固有振动频率与啮合齿轮产生相同的振动频率，这时就会产生共振现象。由于共振现象的存在，齿轮的振动频率提高，产生高一级的振动噪音。要解决共振现象的噪音问题，只有提高齿轮的刚性。 1.5 啮合齿面的表面粗糙度影响齿轮啮合面粗糙度会激起齿轮圆周方向振动，表面粗糙度越差，振动的幅度越大，频率越高，产生的噪音越大。 1.6 润滑的影响对啮合齿轮齿面润滑良好可以减少齿轮的振动力，它与润滑的方法有关。据有关资料介绍，齿轮箱中企图增加润滑油的数量，提高润滑油面的高度或用润滑粘度较高的润滑油来减少齿轮箱的振动和噪音其收效甚少。若采用齿轮啮合面上充分注入润滑的方法进行强制性润

带式输送机二级直齿圆柱齿轮减速器设计之传动方案分析

2.2.1分析和选定传动装置的方案传动方案通常用机构运动简图的方式表达，根据课程设计任务书中提供的原始参数，分析减速器的工作条件（如运动特点，有无特殊要求等），工作性能（如运输带工作拉力Ｆ，运输带工作速度ｖ），再分析比较多种传动方案的特点，考虑总体结构，尺寸以及加工制造方便，使用和维护易于操作进行，成本低廉等因素从中选择出最佳的传动方案。如果设计的是多级传动，对于有几种传动形式的多级传动要充分考虑各种传动方式的传动特点，合理布置传动顺序，下面几点在考虑传动方案时可供参考。 1．带传动乘载能力小，传递同样功率时结构尺寸较大，但带能吸收振动，传动平稳，适宜布置在高速级，通常ｉ≤７。 2．斜齿轮因为是逐渐进入和退出啮合其传动比直齿轮更平稳，故宜布置在高速级。 3．蜗杆传动可得到较大的传动比，适合于用在高速传动中。总体传动方案的选择可参考附录I示例图。 2.1 拟定传动方案机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机，合理拟定传动方案是保证传动装置设计质量的基础。课程设计中，学生应根据设计任务书，拟定传动方案，分析传动方案

图2-1 带式运输机传动方案比较传动方案应满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，而且要求结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。设计时可同时考虑几个方案，通过分析比较最后选择其中较合理的一种。下面为图1中a、b、c、d几种方案的比较。 a方案宽度和长度尺寸较大，带传动不适应繁重的工作条件和恶劣的环境。但若用于链式或板式运输机，有过载保护作用； b方案结构紧凑，若在大功率和长期运转条件下使用，则由于蜗杆传动效率低，功率损耗大，很不经济； c方案宽度尺寸小,适于在恶劣环境下长期连续工作.但圆锥齿轮加工比圆柱齿轮困难； d方案与b方案相比较,宽度尺寸较大，输入轴线与工作机位置是水平位置。宜在恶劣环境下长期工作。根据传动要求，故选择方案d，同时加上V型带传动。即采用V带传动和二级圆柱齿轮减速器传动。传动方案 1、设计要求：卷筒直径D=350mm，牵引力F=3200N，运输带速度V=0.5m/s，连续单向运转，载荷平衡，空载启动，使用年限8年，每年使用350天，每天16小时，运输带的速度误差允许 5%。

齿轮箱中齿轮故障的振动分析与诊断张尊建

齿轮箱中齿轮故障的振动分析与诊断张尊建发表时间：2018-01-03T20:53:20.910Z 来源：《基层建设》2017年第28期作者：张尊建 [导读] 摘要：近年来，齿轮箱中齿轮故障振动分析与诊断问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。身份证号码：32032219830328XXXX 江苏南京 210012 摘要：近年来，齿轮箱中齿轮故障振动分析与诊断问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了DANA6000系列齿轮箱的故障，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就DANA6000系列齿轮箱的日常保养展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。关键词：齿轮箱；齿轮故障；振动；诊断 1 前言作为一项实际要求较高的实践性工作，齿轮箱中齿轮故障振动分析的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对齿轮故障的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化其振动分析与诊断工作的最终整体效果。 2 概述发动机的物理特性决定了齿轮箱的存在，通过改变齿轮箱的档位，使得发动机工作时的转速与车轮转速产生不同的转速比，保证发动机始终处在其最佳的动力性能状态下。由于近几年科技的不断进步，齿轮箱的结构创新不断引入机电液一体化设计思路，导致齿轮箱的问题越来越复杂，因此作为车辆传动系统中不可或缺的一环，我们学会分析处理齿轮箱的故障情况就显得尤为重要。铜冠矿山建设股份有限公司采用的大型矿用卡车多为阿特拉斯公司生产的MT2010型卡车，与其配套使用的齿轮箱型号为DANA6000系列，该系列的动力换档齿轮箱拥有功能强大的设计，达到了最严格的工程机械领域的工作效率标准，具有可靠性和耐用性，使用时与德纳公司先进的电子控制系统的组合，最终完美体现在车辆的运营效率上。该款齿轮箱的传动比如下表1所示，常规额定值如表2所示。 DANA6000系列齿轮箱的特征和优点主要体现在这几个方面：（1）前进和后退都有4个档位；（2）自动换档时，齿轮会精确的变化，以配合特定工况下的速度和负载情况；（3）前后轴可以脱离，从而使车辆自行调整以适应各种地形和崎岖的路面；（4）各个离合器可各自断开，提高运行效率；（5）微电控制系统调节换档，提高车辆使用寿命和燃油效率；（6）在发动机故障的情况下，应急转向泵提供持续的转向动力。 3 DANA6000系列齿轮箱的故障分析 DANA6000系列齿轮箱是平行六轴式常啮合齿轮式动力齿轮箱，它的前进档位和后退档位各有4个，可在不切断动力的情况下进行升降挡操作，通过电液控制系统操控带有湿式摩擦片的离合器来实现，此外出于便于日常拆卸、维修和保养的目的，其设计制造时将换挡离合布置在齿轮箱箱体之外。该系列齿轮箱装配的MT2010型矿用卡车承担了冬瓜山铜矿巷道采掘矸石运输的主要任务，由于井下恶劣的工作环境，保养不到位，长时间高负荷工作等因素，齿轮箱会发生各种各样的故障情况，常见的故障现象以及排除方法如下。（1）发动机正常运转但不能行驶：①档位按钮失灵→检查挡位选择器的电路及挡位的准确性；②齿轮箱内油位过低→按要求补充新油；③油泵损坏或渗漏造成供油不足→更换新件，检查密封面及油封。（2）挡位选择器不工作、挡位不清或跳挡、掉挡：①选择器保险丝处接触不良或保险丝断→检查、更换保险丝；②各电缆插口接触不良→检查各插口处的接触情况；③挡位选择器内部故障→修理或更换当前挡位选择器；④车辆电气系统故障或电压不稳→检查车辆电气系统，测量电压（理论值为24V）。注：车辆挡位时有时无、跳挡、掉挡等现象也可能是电磁阀阀内的阀芯卡滞造成的。（3）润滑油油温过高：①齿轮箱内的油位过高或过低→按要求注油；②透气帽堵塞→检查透气帽；③离合器打滑→检查离合器油压；④制动器抱死或拖带严重→检查并进行调整；⑤轴承烧损、油路不畅→更换烧损零件、检查油路及油泵；⑥离合器打滑或烧损→检查工作压力，更换烧损零件；⑦长期重负荷工作→暂停作业，待冷却后再行工作；⑧冷却器损坏→检查冷却器（正常情况下润滑油在冷却器内的进出油口的温差在10℃左右）；⑨车辆内其他零部件过热经热传导后导致变速器过热→检查其他零部件（桥、发动机等）是否正常。（4）驱动力不足：①变矩器入口油压低→检查齿轮箱油位；更换或清洗滤清器及粗滤网；检查操纵阀中的压力控制阀及控制压力阀是否正常；②离合器打滑→检查各离合器油压及活塞油封并且检查有无过载现象，这种现象多数是由于离合器片有烧损引起。（5）控制压力偏低、不稳或表跳：①操纵阀的阀芯卡滞→清洗或更换操纵阀；②油泵吸空→检查油位、各油道及滤网有无堵塞，确定原因后做出相应处理方法；③油泵失效→更换新件；④离合器活塞油封严重漏油→更换油封，重新安装调试。（6）车辆行驶过程中，齿轮箱位置有异常响声：零件磨损过大造成剥落，或者是安装齿轮箱不到位引起→检查连接螺栓位置。 4 DANA6000系列齿轮箱的日常保养齿轮箱的故障问题主要来源之一就是日常保养维护不到位，不及时，因此，工作人员能否做好齿轮箱的日常保养工作就显得很关键，齿轮箱的养护工作主要体现在以下几个方面：（1）及时进行油位检查决定是否加油，且加油要适量，油液种类要符合要求；（2）定期跟换齿轮箱油液和滤油器等，防止造成，油温升高，齿轮箱离合器卡死等故障；（3）定期更换纸垫，密封圈等易耗件，防止油液泄露等問题；（4）工作前做好齿轮箱的检漏以及检查连接件缺失问题，莫让小故障变成大问题；（5）避免长时间，高负载工作；（6）定期进行清洗保养。作为一款井下工作车辆的关键部件，恶劣的工作环境，高负荷的生产任务，有效地维护手段和设备等因素严重影响齿轮箱的使用寿命，齿轮箱的故障问题可能层出不穷。检修人员需要掌握必备的故障分析能力以及维修技巧以应对工作中出现的问题，但是我们不能寄希望于大修，深度检查来解决问题，培养驾驶员的良好操作习惯，切实做好日常保养，积极改善路面状况等因素更加重要。箱体的生产规划针对齿轮箱箱体加工生产部门的规划工作是真整个生产线中最为重要的环节。齿轮箱体作为齿轮箱整体构造中零部件最繁杂，尺寸最多变、加工耗时最长以及最容易出现质量问题的重要部分，其整体的规划组成尤为重要，所以在这个部分中，设计人员应根据其生产的齿轮箱特征进行针对该箱壳体生产的工作。首先，将针对箱壳体的生产分为粗加工部分和细加工部分，其具体施工工艺如下图二：齿轮箱加工区域物流的规划设计根据齿轮箱的箱体生产规划，科学且合理的设置加工区的物流配套规划模式，能够在很大程度上提高

齿轮箱的故障类型及振动机理改

第2章齿轮箱的故障和振动信号 2.1齿轮箱故障的主要形式齿轮箱系统是包含齿轮、轴承、传动轴及箱体等结构的复杂系统。其中主要故障发生在齿轮、轴承和传动轴上。在齿轮箱的诊断中，一般只给出是否产生故障及产生故障的位置，根据振动信号的特点，一般常见的典型故障形式有齿轮失效、轴和轴系失效、箱体共振和轴承疲劳脱落和点蚀等几种【5】。在这些常见故障中，齿轮和滚动轴承的故障占齿轮箱故障的80％左右【4】。因此，对齿轮和滚动轴承的故障类型和振动机理进行剖析，对于识别齿轮箱故障类型有重要的意义。 2.1.1齿轮的故障类型及振动机理（1）齿轮的故障类型齿轮的故障类型大致可分为以下两种类型： 1）由制造误差和装配误差引起的故障。具体的故障包括齿轮偏心、齿距偏差、齿形误差、轴线不对中、齿面一段接触等故障。齿轮制造时造成的主要缺陷有：偏心、齿距偏差和齿形误差等。齿轮装配不当，也会造成齿轮的工作性能恶化。当齿轮的这些误差较严重时，会引起齿轮传动中忽快忽慢的转动，啮合时产生冲击引起较大的振动和噪声等【5】。 2）运行中产生的故障齿轮除上述故障外，其在本身运行过程中也会形成许多常见的故障，例如断齿、齿根疲劳裂纹、齿面磨损、点蚀剥落、严重交合等等。齿轮预定寿命内不影响使用的磨损成文正常磨损，如果因使用不当、用材不当、接触面存在硬颗粒以及润滑油不足等原因引发早期磨损，将导致齿轮形变、重量损失、齿厚变薄、噪声增大等后果，甚至会导致齿轮失效。其中若润滑油不足，还会导致齿面胶合，胶合一旦发生，齿面状况变差，功耗增大，从而使得振动信号变强。（2）齿轮的振动机理一对啮合齿轮，可以看作一个具有质量、弹簧和阻尼的振动系统，其力学模型如图2-1所示。图2-1齿轮对的力学模型其振动方程为【4】： M r X+CX+K t X=K t E1+K t E2(t)2-1式中 X——为沿作用线上齿轮的相对位移 K(t)——齿轮啮合刚度 M r——齿轮副的等效质量

齿轮异响分析

工艺

主持人：陈晓玉/ 工艺、F b 、±F px 等几个评定指标控制；4）齿轮副侧隙，由箱体中心距和齿厚减薄量控制。对每一对齿轮都必须有上述4项基本要求，而且根据使用工作条件不同，这4项要求也各不相同。当然，这几个方面也并非单一条件起作用，它们之间既有一定联系，又有主次之分。就摩托车发动机而言，传动平稳性要求和齿轮幅侧隙要求应明显高于其它2个公差组的要求。2.1齿形的影响用同一台发动机，在检测初级驱动齿轮完全合格的情况下，更换初级从动齿轮，在转速相同的条件下，判定噪声出现程度，分为无、轻微、中等、严重4级。其结果为： 1）齿形误差影响最明显；2）齿形误差比齿向误差影响明显； 3）齿形误差比基节极限偏差影响明显。齿形参数对噪声的影响如表2所示。表2 齿形、齿向、基节对噪声的影响组别件号 f f F 对齿厚的影响：△E S =2△f a tg ?a?a3Y??3YD??? 2.6齿面粗糙度的影响笔者在试验中还发现，个别齿轮在检测中虽各项检测参数均合格，齿形、齿向的检测曲线也在公差范围内，但曲线波动大，可见齿面粗糙度和磕碰、毛刺也是产生噪声异响的一个重要方面。 3解决措施由于齿轮轮齿存在制造和安装误差、齿轮弹性变形、扭转变形、热变形等，均会使齿轮在啮合过程中产生冲击、振动和偏载，而靠提高齿轮制造和安装精度来改善齿轮的运转质量，又会增加齿轮的制造成本。过去人们总是力求使齿轮的精度尽可能地接近理论齿形，通过实践，采用齿顶和齿根修缘、齿向修形后，能有效地改善轮齿的啮合性能，提高运转平稳性及承载能力，降低噪声和振动，延长使用寿命。3.1从齿形方面入手3.1.1齿形的优化设计齿形修形的基本原则：a ）根据齿轮的材料、模数、负载大小及精度等，选取适当的修形量，一般在0.007～0.03mm 范围内[2]。修形量小，齿轮的制造误差大于齿形修形量，达不到目的；修形量大，重合度系数下降，适得其反。

齿轮的固有频率振动 (DEMO)

齿轮的固有频率振动固有频率振动是指齿轮受到外界持续传动力的作用，产生的瞬态自由振动，并带来噪声。齿轮将以多个固有频率振动，但测量时．具有高阶固有频率的振动多数在很短时间内就消失，只剩下基本的低阶固有频率振动。齿轮在正常和异常状态下都将产生固有频率振动，根据齿轮振动形态的变化、就能对齿轮作出故障判断。所以，对齿轮进行故障诊断时，必须分析固有振动频率。一对直齿圆柱齿轮的固有振动频率就可由下列最典型的计算式求得：齿轮的固有振动频率多为1—10kHz的高频，当这种高频振动传递到齿轮箱等机件时，高频冲击振动已衰减，多数情况下只能测到齿轮的啮合频率。实际的自由振动频率比固有振动频率稍低。 (2)若对不对中进行诊断．应分析的频率为fm f；若对不平衡进 r 行诊断，应分析的频率为轴频 f，；若对齿轮磨损进行诊断．应对啮 r 合频率fm的倍频进行分析; 制定正常频谱作为判断标准时，还必须根据齿轮装置过去的实际统计资料，以确定各种状态的实测值与正常值的倍数比。对于低频振动．通常将判断标准定为：实测值达到正常值的1．5—2倍时为注意区，达4倍时为异常区。对于高频振动，据实验结果指出：当实测值达3倍时定为注意区，6倍左右定为异常区。应该指出的是，利用振动加速度所测定的l—10kHz频率是机械局部共振频域．除齿轮以外，轴承、电机等也会发生同样频率的振动。

特别是使用滚动轴承时，易发生误诊为滚动轴承异常的情况。但因齿轮的固有振动频率比滚动轴承要低一些，所以，合理选择测定齿轮振动的频域，能将齿轮和滚动轴承的异常振动区分开来，以免发生误诊断。在进行频谱分析时，要避免错误地将不相关的频率成分与故障联系在一起。这就要求从事诊断的人员不仅要熟悉仪器的操作使用，还要深入掌握齿轮装置的结构特点和主要参数。诊断人员应该了解的内容包括：系统的共振频率、齿轮的材料、热处理工艺、轴承的结构、齿轮的齿数和模数、齿轮运行的历史情况、同类产品的主要失效形式等等。

齿轮传动系统的动力学仿真分析

齿轮传动系统的动力学仿真分析摘要：本文对建立好的整体机械系统的虚拟样机模型进行运动学和动力学的仿真分析，通过仿真分析，可以方便地得出齿轮传动系统在特定负载和特定工况下的转矩，速度，加速度，接触力等，仿真分析后，可以确定各个齿轮之间传递的力和力矩，为零件的有限元分析提供基础。关键词：传动系统动力学仿真 adams 虚拟样机中图分类号：th132 文献标识码：a 文章编号： 1007-9416(2011)12-0207-01 随着计算机图形学技术的迅速发展，系统仿真方法论和计算机仿真软件设计技术在交互性、生动性、直观性等方面取得了较大进展，它是以计算机和仿真系统软件为工具，对现实系统或未来系统进行动态实验仿真研究的理论和方法。运动学仿真就是对已经添加了拓扑关系的运动系统，定义其驱动方式和驱动参数的数值，分析其系统其他零部件在驱动条件下的运动参数，如速度，加速度，角速度，角加速度等。对仿真结果进行分析的基础上，验证所建立模型的正确性，并得出结论。本文中所用的动力学仿真软件是adams软件。adams软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。adams

软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。虚拟样机就是在adams软件中建的样机模型。 1、运动参数的设置先在造型软件ug中将齿轮传动系统造型好，如下图所示。在已经设置好运动副的齿轮传动系统的第一级齿轮轴上绕地的旋转副上给传动系统添加一个角速度驱动。然后进行仿真。在进行仿真的过程中，单位时间内仿真步数越多，步长越短，越能真实反映系统的真实结果，但缺点是仿真时间也随之变长，占用的系统空间也就越大。所以应该在兼顾仿真真实性与所需物理资源和仿真时间的基础上，选择一个合适的仿真时间和仿真的步长。在仿真之前先设置系统所用到的物理量的单位，在工程实际中，角速度一般使用的单位是r/min，所以在系统的基本单位中把时间的单位设为min,角度的单位设成rad，而在adams中转速单位为 rad/min。本过程仿真的运动过程为：系统从加速运动到额定转速，平稳运动一段时间后，再减速运动直到停止。运动过程用函数来模拟，输入的角速度驱动的函数表达式为： step( time ,0 ,0 ,2.5 ,9168.8)+ step(time ,7.5 ,0 ,10 ,-9168.8)，此函数表达式的含义为：系统从开始加速运动一直到2.5s时达到了系统的额定转速 9168.8rad/min(1460r/min),从2.5s到7.5s的时间段内，系统以额定转速运动，在7.5s到10s的时间段内，系统从额定转速减速

Manatee振动噪声分析

Manatee软件电磁振动噪声分析北京天源博通科技有限公司褚占宇

利用Manatee软件分析丰田Prius2004电机电磁及振动噪声 Manatee软件是由法国EOMYS公司研发的，可以计算电机的电磁振动噪声的软件。北京天源博通科技有限公司是该软件在中国的代理商。本文主要是利用Manatee软件分析丰田Prius2004款电机的电磁及振动噪声。表1是丰田Prius2004电机的主要尺寸参数。表1电机主要的参数名称数据定子外径/mm269.24 定子内径/mm161.9 气隙长度/mm0.75 铁心长度/mm83.82 转轴外径/mm110.64 极数/槽数8/48 1建模流程首先打开Manatee软件。如下图所示。选择电机类型，点击New Machine按钮，选择要编辑的电机类型。

在电机类型里面选择BPMSM，为内置式的永磁电机类型。P中输入极对数为4（注意这里是极对数不是极数）。接着设置Machine Dimensions选项，在这里设置电机的定子外半径为134.62mm,定子内半径为80.95mm，转子外半径80.2mm，转子内半径为55.32mm。

计算出气隙长度为0.75mm。设置定子轴向长度，定子硅钢片轴向长度为83.82，硅钢片的叠压系数设置为0.95。没有径向通风道和轴向通风口。设置定子槽型，软件提供了多种槽型，选择相应的槽型进行设置。在这里选择槽型11，以下为具体的槽型尺寸参数。

当设置好后，可以点击Preview按钮，生成如下图所示。

定子绕组设置，Prius2004为3相双层，分布短距，绕线间距为5，并绕根数13，并联之路数1，每线圈的串联匝数9。点击next按钮，选择3相双层，绕组跨距为5。点击Preview按钮，生成如下图所示。点击next按钮，设置并联之路数1，每线圈的串联匝数9。

风力发电机齿轮箱振动测试方法

风力发电机组齿轮箱振动测试与分析唐新安谢志明王哲吴金强摘要对齿轮箱做振动测试和分析，通过模式识别找到齿轮箱损坏时呈现的特性，为齿轮箱故障诊断提供依据。关键词风力发电机组齿轮箱振动分析故障诊断中图分类号 TH113. 21 文献标识码 A 我国风电场中安装的风力发电机组多为进口机组。因为在恶劣环境下工作，其损坏率高达40%～50%。随着清洁能源的普及，齿轮箱的故障诊断和预知维修已迫在眉睫。本文就齿轮箱的故障诊断作一些探索性研究。一、齿轮箱振动测试采用北京东方所开发的DASP(Data Acquisition and SignalProcessing)测振系统，对某风电场4#、5#机组齿轮箱的不同测点（图1）做振动测试和分析，4#机组刚进行过检修运行正常作为对照机组，5#机组噪声异常为待检机组，对两机组齿轮箱的振动信号对比分析，判断存在故障。齿轮箱特征频率见表1。表1 齿轮箱特征频率表 Hz

二、信号分析 1.统计分析由统计表2、表3可看出，5#机组振动值明显偏大，尤其是5～10测点振动值基本上是4#机组相应测点的2倍以上。表2 4#机组幅域统计表 m/s2 表2 5#机组幅域统计表 m/s2 5#机组概率分布及概率密度函数反映其时间序列分布范围较宽（图2），峭度系数（即四阶中心距）与4#机组的（图3）明显，同（若以4#机组为标准g=0，那么5#机组g=0），预示5#机组存在古障。

2.时域分析通过时域分析（图4、图5），发现5#机组齿轮箱振动信号有明显异常．幅值转大，且有明显的周期性，其频率约大20Hz 。

3.频坷分析由图6可见，5#机组齿轮箱的频谱图既有调幅成分又有调频成分（调制频率对中心频率的幅值不对称）。

齿轮振动故障诊断与分析

机械监测与诊断技术论文齿轮震动故障诊断与分析学院：机械与动力学院姓名：刘聪学号：2012105422 2015年11月4号

齿轮振动故障诊断与分析一．齿轮典型故障介绍 (1)磨损磨损包括磨粒磨损、腐蚀磨损和冲击磨损，磨粒磨损是常见的磨损形式，一般是由于齿的工作表面进入了金属微粒、尘埃和沙粒等所引起的齿面擦伤或者齿面材料脱落，是润滑不好的开式传动齿轮的主要故障类型。齿轮磨损后，齿的厚度变薄，齿廓变形，侧隙变大，会造成齿轮动载荷增大，不仅会使振动和噪音加大，而且很可能导致断齿。磨损故障大概占齿轮常见故障比例的10%。 (2)点蚀点蚀是减速箱等闭式齿轮传动系统中极其普遍的故障类型，约占齿轮常见故障比例的31%。齿轮受啮合过程产生的循环交变应力会在表面产生微小疲劳裂纹，啮合时润滑油进入该裂纹中后被封口并受挤压产生高压，从而扩大了裂纹，最终导致齿轮表面金属的脱落形成麻点状小坑，这就是点蚀。在齿轮表面硬度低于350HBS的闭式齿轮上，点蚀现象尤为常见。点蚀的出现会加大齿轮表面的局部接触应力，导致点蚀现象的恶化，进而加剧齿轮啮合时的噪声、降低齿轮传动的精度。 (3)断齿断齿在齿轮故障类型中是最容易发生的，占齿轮常见故障比例的41%。断齿故障有过载断齿、疲劳断齿和缺陷断齿三种，这里面又以

疲劳断齿最为常见，它是由于齿轮工作受到周期性载荷，弯曲应力超过弯曲疲劳极限而在齿根处产生疲劳裂纹，裂纹渐渐扩大，当载荷的循环次数达到一定值时，就会致使轮齿折断。断齿是所有齿轮故障中最严重的类型，经常会导致停工停产。 (4)胶合齿轮润滑良好时齿面间会保持一层润滑油膜作用，但是当载荷较大、齿面间压力大、工作转速高、工作表面温度较高时，润滑油膜被破坏，使金属齿面直接接触，相接触的金属材料在高温高压作用下发生粘着，相粘连的齿面由于相对滑动而被撕裂，在相对滑动方向形成划痕。齿面的胶合故障，会加剧齿面的磨损程度和速度，从而使齿轮更加快速地失效。这种故障类型占齿轮常见故障比例的10%。 (5)塑性变形软齿面齿轮重载或者突然的重载冲击情况下，齿面容易发生塑性变形。因为重载会大幅加大齿面的摩擦力，这会导致齿轮表面的材料呈现塑性状态，使齿轮表面的金属发生塑性流动，进而造成被动轮齿面中间凸起、主动轮齿面中间凹陷。塑性变形会使齿面偏离渐开线形状，引起齿轮传动比的变化，产生附加动载荷。齿轮塑性变形和化学腐蚀、表面龟裂等其它类型的一些故障，占齿轮常见故障比例的8%。二．齿轮振动类型及特征即便在理想状态下，齿轮传动也会有振动产生，更何况是实际中齿轮的工作环境一般都比较恶劣，再加上齿轮的制造问题、安装问题、

振动噪声分析论文

汽车噪声主动及被动控制方法简述1前言随着汽车工业的发展，汽车给人类的出行带来极大的便利，但同时也带来了噪声污染等社会问题。汽车噪声过大会影响汽车的舒适性、语言清晰度，甚至影响驾驶员和乘客的心理、生理健康，如果驾驶员长期处于噪声环境中容易引起疲劳造成交通事故和生命危险；同时，汽车噪声过大也会影响路人的身心健康，人们长时间接触噪音，会耳鸣、多梦、心慌及烦躁，或直接引起听力下降甚至失聪，其中由车辆噪音间接引发的交通事故，也并不鲜见。因此对汽车噪声进行控制就显得非常必要了。为了治理汽车噪声污染，各国均制定有关标准，我国国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于2002年1月4 日联合发布了GB 1495—2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》强制性标准，代替GB 1495—1979，并于2002年10 月1日实施。表1 国内外车辆行驶噪声限值标准的比较（单位：dBA）新标准是在参考ECE RS1《关于在噪声方面汽车(至少有4个车轮)型式认证的统一规定》基础上制定的。新标准的出台，改变了过去标准不科学、测试项目不完整的局面，为治理汽车噪声污染提供了有效的控制手段，对完善我国的汽车

噪声标准体系将起到积极的推动作用。 2汽车噪声来源汽车是一个包括各种不同性质噪声的综合噪声源，按噪声产生的部位，主要分为与发动机有关的噪声和与排气系统有关的噪声以及与传动系统和轮胎有关的噪声。（1）发动机发动机噪声包括燃烧、机械、进气、排气、冷却风扇及其他部件发出的噪声。在发动机各类噪声中，发动机燃烧噪声和机械噪声占主要成分。燃烧噪声产生于四冲程发动机工作循环中进气、压缩、做功和排气四个行程，快速燃烧冲击和燃烧压力振荡构成了气缸内压力谱的中高频分量。燃烧噪声是具有一定带宽的连续频率成份，在总噪声的中高频段占有相当比重。表2 发动机机械噪声类型机械噪声是指发动机工作时，各零件相对运动引起的撞击，以及机件内部周期性变化的机械作用力在零部件上产生的弹性变形所导致的表面振动而引起的噪声，包括活塞敲击声、气门机构声、正时齿轮声。燃烧噪声和机械噪声都是有发动机本体发出的，并且随着发动机转速的增加，噪声也增加。一般情况下，低转速时燃烧噪声占主导地位，高转速时机械噪声占主导地位。空气动力噪声是指汽车行驶中，由于气体扰动以及气体和其他物体相互作用而产生的噪声。在发动机中，它包括进气噪声、排气噪声和风扇噪声。实践表明，减少振动是降低噪声的根本措施。增加发动机结构的刚度和阻尼，是减少表面振动的办法，从而达到

如何降低齿轮传动噪音

如何降低齿轮传动噪音啮合的齿轮对或齿轮组在传动时，由于相互的碰撞或摩擦激起齿轮体振动而辐射出来的噪声。齿轮噪音形成的原因有许多。一、齿轮传动系统的噪声分析为从设计角度出发降低齿轮传动系统的噪声，我们就应首先来分析一下齿轮系统噪声的种类和发生机理。在齿轮系统中，根据机理的不同，可将噪声分成加速度噪声和自鸣噪声两种。一方面，在齿轮轮齿啮合时，由于冲击而使齿轮产生很大的加速度并会引起周围介质扰动，由这种扰动产生的声辐射称为齿轮的加速度噪声。另一方面，在齿轮动态啮合力作用下，系统的各零部件会产生振动，这些振动所产生的声辐射称为自鸣噪声。对于开式齿轮传动，加速度噪声由轮齿冲击处直接辐射出来，自鸣噪声则由轮体、传动轴等处辐射出来。对于闭式齿轮传动，加速度噪声先辐射到齿轮箱内的空气和润滑油中，再通过齿轮箱辐射出来。自鸣噪声则由齿轮体的振动通过传动轴引起支座振动，从而通过齿轮箱箱壁的振动而辐射出来。一般说来，自鸣噪声是闭式齿轮传动的主要声源。因此，齿轮系统的噪声强度不仅与轮齿啮合的动态激励力有关，而且还与轮体、传动轴．轴承及箱体等的结构形式、动态特性以及动态啮合力在它们之间的传递特性有关。一般来说，齿轮系统噪声发生的原因主要有以下几个方面： 1)齿轮设计方面。参数选择不当，重合度过小，齿廓修形不当或没有修形，齿轮箱结构不合理等。齿轮加工方面基节误差和齿形误差过大，齿侧间隙过大，表面粗糙度过大等。 2)齿轮系及齿轮箱方面。装配偏心，接触精度低，轴的平行度差，轴，轴承、支承的刚度不足，轴承的回转精度不高及间隙不当等。 3)其他方面输入扭矩。负载扭矩的波动，轴系的扭振，电动机及其它传动副的平衡情况等。

汽车变速器振动与噪声分析及控制方法研究

汽车变速器振动与噪声分析及控制方法研究摘要：汽车变速器噪声是汽车的主噪声源之一。在人们对于车辆乘坐舒适性提出更高要求背景下，减振降噪就成为整个汽车行业的重要课题。研究变速器振动噪声产生的原因，针对变速器故障提出相应的优化设计方案，从而达到减振降噪的目的，具有一定的学术价值和重要的实际应用价值。文章分析了汽车变速器产生振动与噪声的主要因素，并对各影响因素的传导机理进行了具体的分析。阐明了通过增大轴的刚性、优化壳体的结构设计、合理设计齿轮等措施，可有效降低变速器噪声。关键词：变速器；振动；噪声；降低噪声 Analysis of Automotive Transmission Vibration and Noise and Control Methods Study Abstract: Many facts show that the noise of gearbox is one of the main sources of the automobiles’ noise. With the People’s requirement for more comfort of riding, vibration decreasing and noise absorption have been an important task of automobile industry. Study on the reasons that result in the gearbox’s vibration and noise, furthermore bringing forward an optimizing design for gearbox has some academic and practical value. The dominating factor of the vibration and noise of the transmission is analyzed, and the analysis on the transmission mechanism of the influencing factor is also carried through. What could effectively reduce transmission noise was explained, including increasing rigidity of the shaft, optimizing the structure of the shell, and rational designing of gear. Key words: transmission; vibration; noise; noise reduction 引言机械式手动汽车变速器因结构简单，传动效率高，制造成本低和工作可靠等优点，在不同形式的汽车上得到广泛的应用[1]。机械式手动变速器在今后相当长的时间里，依然会在我国中、重型汽车传动系统中占据着主导地位。变速器总成是汽车传动系统中重要总成部件，汽车变速器的动力学行为和工作性能对整车有重要的影响。许多实验结果表明，汽车变速器噪声是汽车的主噪声源之一。当前，随着人民生活水平的提高，人们对汽车乘坐舒适性提出了更高的要求，汽车变速器的振动噪声问题就成为当前汽车行业急待解决的问题之一。首先，变速器振动常常会诱发与其相连接的部件的振动，从而影响整车的工作性能: 其次，齿轮噪声的频率一般处于200Hz~5000Hz的范围内，对这一频率范围的噪声人耳尤为敏感:此外，由于变速器载荷和速度的提高，由此产生的齿轮噪声，比其它声源的噪声更突出。因此，从某种程度上说，控制了汽车变速器齿轮振动噪声也就大大提高汽车乘坐舒适性，解决汽车变速器的振动噪声问题，比以往显得更迫切[2]。 1 变速器噪声振动产生的机理齿轮在机械传动中应用极为广泛，这是由于齿轮传动有很多优点，传动比稳定，速比范围大，圆周速度高，传递功率大，效率高，工作可靠，寿命长。但是齿轮传动易产生噪声，尤其是在高速运转情况下更为突出，一般齿轮传动的噪声频率在20~20000Hz，这正是人的听觉最易感受的频率范围。噪声会使人疲劳，有碍人体健康，并会降低齿轮的使用寿命。因此，我们应尽可能地认识齿轮噪声的产生机理并采取相应的措施。汽车变速器是个较复杂的齿轮机构，主要包含齿轮、传动轴、轴承和箱体等。变速器结构图如图1-1所示，汽车变速器的振动也是一个极为复杂的随机振动过程。据统计，在变速器的异常振动噪声中，90%以上是由齿轮、传动轴或滚动轴承引起的[3]。

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 =m 1 m 2 /(m 1 +m 2 )（1-2）若忽略齿面摩擦力的影响，则(T 2 -iT1)/r2=0，将e（t）分解为两部分： e(t)=e 1+e 2 (t)（1-3） e 1为齿轮受载后的平均静弹性变形；e 2 (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）e 1 ，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）e 2 (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n 1、齿数为Z 1 ；从动轮转速为n2、齿数为Z 2 ，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

行星齿轮机构运动规律原理及应用分析

行星齿轮机构运动规律原理及应用分析类型：转载来源：济民工贸的博客作者：齐兵责任编辑：李笛发布时间：2009年06月11日我们熟知的齿轮绝大部分都是转动轴线固定的齿轮。例如机械式钟表、普通机械式变速箱、减速器，上面所有的齿轮尽管都在做转动，但是它们的转动中心（与圆心位置重合）往往通过轴承安装在机壳上，因此，它们的转动轴都是相对机壳固定的，因而也被称为"定轴齿轮"。有定必有动，对应地，有一类不那么为人熟知的称为"行星齿轮"的齿轮，它们的转动轴线是不固定的，而是安装在一个可以转动的支架（蓝色）上（图中黑色部分是壳体，黄色表示轴承）。行星齿轮（绿色）除了能象定轴齿轮那样围绕着自己的转动轴（B-B）转动之外，它们的转动轴还随着蓝色的支架（称为行星架）绕其它齿轮的轴线（A-A）转动。绕自己轴线的转动称为"自转"，绕其它齿轮轴线的转动称为"公转"，就象太阳系中的行星那样，因此得名。也如太阳系一样，成为行星齿轮公转中心的那些轴线固定的齿轮被称为"太阳轮"，如图中红色的齿轮。在一个行星齿轮上、或者在两个互相固连的行星齿轮上通常有两个啮合点，分别与两个太阳轮发生关系。如右图中，灰色的内齿轮轴线与红色的外齿轮轴线重合，也是太阳轮。轴线固定的齿轮传动原理很简单，在一对互相啮合的齿轮中，有一个齿轮作为主动轮，动力从它那里传入，另一个齿轮作为从动轮，动力从它往外输出。也有的齿轮仅作为中转站，一边与主动轮啮合，另一边与从动轮啮合，动力从它那里通过。

在包含行星齿轮的齿轮系统中，情形就不同了。由于存在行星架，也就是说，可以有三条转动轴允许动力输入/输出，还可以用离合器或制动器之类的手段，在需要的时候限制其中一条轴的转动，剩下两条轴进行传动，这样一来，互相啮合的齿轮之间的关系就可以有多种组合：单排行星齿轮机构的结构组成为例 ● (1)行星齿轮机构运动规律设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为Z1、Z2、Z3；齿圈与太阳轮的齿数比为α。则根据能量守恒定律，由作用在该机构各元件上的力矩和结构参数可导出表示单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式： n1+αn2-(1+α)n3=0和Z1+Z2=Z3 ●（2）行星齿轮机构各种运动情况分析由上式可看出，由于单排行星齿轮机构具有两个自由度，在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构件中，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一元件固定不动(即使该元件转速为0)，或使其运动受一定的约束(即该元件的转速为某定值)，则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。下面分别讨论各种情况。行星齿轮机构各种运动情况分析固定件主动件从动件转速成转向太阳轮行星架齿圈增速同向太阳轮齿圈行星架减速同向齿圈行星架太阳轮增速同向齿圈太阳轮行星架减速同向行星架齿圈太阳轮增速反向行星架太阳轮齿圈减速反向