关键词： 对数螺旋线齿轮   啮合理论   齿轮传动设计   性能分析   性能试验  

摘要： 对数螺旋线在自然界中无处不在,大到银河星系分布、龙卷风外形,小到向日葵籽排列、蜗牛壳形等。它具有独特的数学特性,如曲线上各点走向角处处相等,曲率半径是极角的递增函数,直线和圆弧都属于对数螺旋线的特殊形式等,这些特性为齿轮齿廓设计提供了一个新视角。师法自然,从自然界中汲取灵感,基于对数螺旋线固有的数学特性,提出将对数螺旋线作为齿轮齿廓的假设,设计一种新型对数螺旋线圆柱直齿轮,研究该齿轮的啮合理论,计算齿轮强度、传动误差和传动效率,试验测试齿轮胶合承载能力和弯曲疲劳强度,主要内容如下: (1)研究对数螺旋线齿轮啮合理论:分析对数螺旋线的数学特性及啮合条件,表明对数螺旋线满足齿廓啮合基本要求;建立对数螺旋线齿廓方程,由坐标变换及齿廓啮合基本定理推导啮合方程、共轭齿廓方程及啮合线方程;探讨走向角β和变动系数e对齿廓形状的影响,确定走向角和变动系数等参数的取值;构建对数螺旋线齿轮副模型,检查齿轮啮合运动,验证对数螺旋线齿轮传动设计的可行性;计算该齿轮传动的压力角、重合度、曲率半径与滑动率,齿廓上任意一点压力角恒定,且等于对数螺旋线走向角,重合度大于1,曲率半径大,滑动率小。 (2)分析对数螺旋线齿轮强度及传动性能:根据齿轮工作条件,建立对数螺旋线齿轮强度及传动性能分析有限元模型,为齿轮强度及传动性能分析提供基础;计算对数螺旋线齿轮静强度大小,分析齿轮动强度随转角变化规律,综合探讨走向角、转矩和转速对强度影响,与同参数、同工况的渐开线齿轮强度进行对比,结果表明对数螺旋齿轮强度高于渐开线齿轮,且随着走向角的增大而提高;计算对数螺旋线齿轮传动误差和传动效率,分析瞬时传动误差与效率变化规律,探讨走向角与转速对其影响,并与渐开线齿轮的最大传动误差和平均传动效率进行对比,表明对数螺旋线齿轮传动误差小,传动效率高。 (3)开展对数螺旋线齿轮综合性能试验:基于试验目的及试验设备,设计被测试齿轮,采用慢走丝线切割加工技术,完成对数螺旋线齿轮与渐开线齿轮试验样件的加工;鉴于齿轮常见失效形式,对齿轮的胶合承载能力和弯曲疲劳强度进行测试;记录齿轮胶合失效载荷级和疲劳寿命,并与渐开线齿轮对比,完成对数螺旋线齿轮的胶合与疲劳试验,综合评估对数螺旋线齿轮的抗胶合与抗疲劳能力,为其工程应用提供数据参考。

关键词： 摆线齿轮   磨齿加工   磨削力   加工变形  

摘要： 摆线齿轮是RV减速器的核心部件,由于其孔位不均的结构,在磨齿加工过程中,容易在磨削力的作用下产生变形,导致摆线齿轮尺寸精度降低,影响RV减速器的传动性能。因此如何有效的预测磨齿加工磨削力和磨削变形,得到摆线齿轮的变形规律对提高摆线齿轮的加工精度尤其重要。本文根据摆线齿轮啮合原理,推导出摆线齿轮的齿廓方程和选择合适的修形方式,并对成形砂轮截面廓形进行求解;采用解析法建立摆线齿轮磨齿磨削力的数学模型,建立摆线齿轮磨齿加工变形的有限元模型。本文的主要研究内容如下: (1)基于摆线齿轮啮合原理,建立了摆线齿轮的齿廓方程,对摆线齿轮进行修形分析,对比传统修形方式和组合修形方式的优劣,采用组合修形负移距加正等距为最优修形方式;通过成形磨削运动分析求解成形砂轮的轴向截面廓形。 (2)基于磨削原理分析单颗磨粒的磨削过程,建立单颗磨粒的滑擦、耕犁、切削磨削力数学模型和单颗磨粒的磨削加工有限元模型,运用概率统计计算有效磨粒数,建立摆线齿轮成形磨削的磨削力模型,并通过解析模型、有限元模型以及试验进行验证。结果表明:成形磨削力模型预测结果与试验值吻合较好,误差在10%以内。 (3)基于单颗磨粒磨削力的数学模型,对摆线齿轮齿槽施加单颗磨粒法向力和切向力,建立摆线齿轮圆形孔和梯形孔磨齿加工变形有限元预测模型,研究磨削过程和不同齿槽的变形规律。结果表明:磨削过程中,在梯形孔区域和圆形孔区域砂轮刚切入齿槽时产生的变形量最大,当砂轮进给到齿槽1/2时产生的变形量最小,整个齿槽磨削过程变形量由小变大再减小;当处于加工区域的两侧齿槽时变形量最小为0.7μm,当处于加工区域的中间齿槽时变形量最大为2.3μm,不同齿槽的变形量呈现出一个开口向下的抛物线。 (4)建立摆线齿轮加工变形的有限元模型,研究不同的磨削速度、磨削深度及轴向进给速度对摆线齿轮的最大变形影响规律,得到摆线齿轮的径向和周向变形的变化规律。结果表明:摆线齿轮磨齿加工最大变形量随磨削深度和轴向进给速度的增大而增大,随磨削速度的增大逐渐下降;产生的径向变形量最大为2.0μm,周向变形量最大为0.7μm。

关键词： 时变啮合刚度   齿根裂纹   齿顶剥落   齿轮系统   动力学特性  

摘要： 对于工作在恶劣环境的齿轮系统,容易发生齿根裂纹、齿面点蚀、轮齿折断等故障,这些故障可能带来严重的经济损失或安全事故风险。因此,需要研究齿轮在故障情况下系统的动力学特性以为工程应用提供理论支撑。论文以某型机械外封闭功率流试验台中的齿轮副为研究对象,计算了健康状态、含齿根裂纹故障和齿顶剥落故障的齿轮时变啮合刚度。在此基础上,构建了齿轮系统动力学模型,探究了不同转速下系统参数对齿轮系统运动状态的影响规律,同时,研究了齿轮不同故障类型和故障程度下系统的动力学响应。主要研究内容与工作如下:(1)基于能量法建立了健康齿轮啮合刚度计算模型,运用SIMPACK软件求解器验证了建立模型的正确性。通过建立含齿根裂纹故障和齿顶剥落故障的齿轮啮合刚度计算模型,求解了不同裂纹深度以及齿顶剥落部分尺寸下齿轮的啮合刚度。同时,通过健康齿轮的啮合刚度计算模型,研究了齿轮齿数、模数、压力角、齿顶高系数和轴孔直径等参数对啮合刚度的影响。(2)采用集中质量法建立了弯扭耦合的齿轮系统动力学模型,建模过程中考虑了啮合刚度、传动误差、齿侧间隙等因素的影响,并计算了齿轮系统中关键的动力学参数。基于该齿轮系统模型,得到了不同齿侧间隙、阻尼比以及轴承支承刚度下的系统分岔图,并研究了齿侧间隙、阻尼比以及轴承支承刚度等关键参数对系统动力学特性的影响。(3)根据含齿根裂纹故障和齿顶剥落故障的齿轮啮合刚度计算结果,采用标准四阶Runge-Kutta法求解了两种故障条件下齿轮系统的动力学响应,研究了齿轮故障类型和故障程度对系统动力学特性的影响。同时,根据动力学响应结果,从故障诊断的角度分析了不同指标对故障程度的敏感性。

关键词： 混合动力变速器   齿轮敲击   动力学模型   敲击优化  

摘要： 本文以某P1+P3构型混合动力变速器为研究对象,该混合动力变速器可理解为在两挡平行轴式变速器的基础上集成P1发电机和P3驱动电机,在发电机或驱动电机不工作时,与电机轴连接的齿轮处于空转状态,混合动力变速器中空套齿轮的数量增加,齿轮发生敲击的概率增加。齿轮敲击产生的“哒哒哒”声具有宽频带特性,将引起驾乘人员的不适。并且电机转子与齿轮通过电机轴连接,总的惯量很大使敲击问题更加突出。本文以存在齿轮敲击问题的某型混合动力变速器为研究对象,通过对该类构型的混合动力变速器的齿轮敲击进行研究,并提出齿轮敲击优化方案。对混合动力汽车各工作模式下动力流进行分析,结合齿轮敲击门槛值理论预测可能发生的敲击的空套齿轮副。根据建模简化原则对搭载混合动力变速器的整车传动系进行简化,得到集中质量模型,再利用AMESim软件搭建混合动力变速器动力学分析模型,详细说明仿真模型中的主要零部件的建立方法和参数设置方法。模型考虑发动机气体压力和曲柄连杆机构往复惯性力,扭转减振器多级刚度特性,湿式离合器拖拽力矩以及空套齿轮齿侧间隙和拖拽力矩等因素。开展整车齿轮敲击试验,通过麦克风传感器采集混合动力变速器近场噪声和车内噪声信号,通过振动加速度传感器采集变速器壳体振动信号,试验结果表明发动机工作模式下存在齿轮敲击现象,然后通过发动机模式稳速工况进一步确定了齿轮敲击强度较大时转速为2000r/min。基于混合动力变速器动力学模型,在相同工作模式下进行齿轮敲击分析,仿真结果与试验结果基本一致,证明仿真模型有效。基于已验证的混合动力变速器动力学分析模型,在发动机模式1挡转速2000r/min工况下,分析混合动力变速器主要参数对齿轮敲击影响,利用敲击评价指标评价各齿轮副敲击强度。研究结果表明,随着齿侧间隙和转动惯量的增加,敲击强度增加;拖拽力矩增加时,对齿轮敲击的抑制作用有限;当P1电机的发电扭矩增加时,齿轮敲击强度迅速减小。通过向前有限差分法进行灵敏度分析,得出P1电机的发电扭矩、转动惯量和齿侧间隙对齿轮敲击强影响较大,因此选取以上三个参数作为优化变量,以齿轮啮合功率为优化目标,采用遗传算法对齿轮敲击强度进行优化,最终齿轮敲击强度降低44%。

关键词： 风力发电   齿轮箱   润滑油品质   在线监测系统   油液分析  

摘要： 在“双碳”背景下，风力发电发展迅猛，齿轮箱是风电机组重要转动设备。齿轮箱内润滑油品质监测，对保障设备安全稳定运行发挥重要作用。传统定期离线监测存在实时性差、取样要求高、油品二次污染、难以形成劣化趋势等弊端。润滑油在线监测可实时获取油液品质变化，实现早期预警，提高齿轮箱运行安全度。目前油液在线监测系统研发仍不成熟，存在监测指标少、指标响应油品温度波动和无法远程化的问题。本文以研发风电齿轮箱润滑油品质在线监测系统为目标，采用MySQL云数据库搭建了系统数据库，通过实验建立了关键指标参数和油温变化的关联，并嵌入至监测系统;基于C#语言和Socket编程，构建了含油液品质实时监测、在线分析、预警指标、趋势变化、远程化的油液在线监测系统，并验证了系统的可靠性。主要研究工作如下:　　首先，基于风电齿轮箱润滑油品质衰变原因、换油指标及油液监测分析内容,确定了油液在线监测参数指标及油品综合分析思路，完成了系统总体设计方案。在此基础上，设计了在线监测模块总体结构;根据实际需求选取了三款油液在线监测传感器,实现油品参数实时数据采集。为满足系统现场及无线远程通信需求,选取4G通信模块与传感器间通过串行通信方式传输数据，与云服务器端利用4G网络进行通信，并完成了数据集成与通讯模块的设计以及云服务器的配置。　　其次，基于.NETFramework平台，采用C/S架构，使用C#语言编写了齿轮箱润滑油在线监测系统云服务器端和客户端软件程序，选用MySQL云数据库搭建了后台数据存储及管理系统。云服务器端程序利用Socket编程技术编写，部署在阿里云云服务器上，主要负责实时接收和解析监测数据，并将其存储至云数据库;安装在客户端的软件主要提供油品分析、数据显示、信息查询、越限预警及系统管理等功能。　　然后，搭建了油液品质测量实验系统，测试了传感器性能及精度，验证了其准确度和响应特性。基于润滑油性能衰变机制和品质要求，开展润滑油品质参数分析实验研究，探究了铁、铜颗粒及水分三种劣化因素对润滑油品质参数的影响规律，研究了温度和润滑油粘度、密度及介电常数间的关联特性。经分析发现,含铁、铜颗粒及水分油样的粘温特性关系同样符合Walther模型，其密度与温度间及介电常数与温度间均成线性关系。结合获得的实验数据及结论，利用后台程序设置补偿处理，消除了温度对油液品质评估的影响;将润滑油粘温、温度-密度和温度-介电常数关联关系嵌入到在线监测系统，优化在线监测系统功能，结合油品限值参照指标，实现了系统多指标综合监测和指标预警功能。　　最后，搭建了齿轮箱润滑油品质在线监测试验台架，对云服务器端程序、客户端分析软件进行测试，结果表明自主研发的润滑油在线监测系统能够满足预期设计要求，为风电齿轮箱提供了一套功能完备的油液品质在线监测系统。

关键词： 齿轮   变载   单坑缺陷   三体磨料   磨粒检测  

摘要： 风电齿轮箱难免在强阵风、沙尘等环境恶劣的工况下运行,外部负载不稳定和沙尘等硬质三体磨料混入,将不同程度地加剧齿轮磨损,严重的会发生断齿等致命性故障,对机械设备产生巨大的安全隐患。为了探究此类恶劣工况下齿轮的摩擦磨损演变机理,探究在变载下存在早期缺陷齿轮的磨损寿命与失效特征,以及润滑油液中混入三体磨料条件下,齿轮全寿命周期内发生的磨损演变规律。本文通过力流闭合式定量加载系统,配合可控磁粉制动交变加载,搭建了可用于变载荷加载的齿轮摩擦磨损实验台,应用蓟管式分析式铁谱仪和铁磁性颗粒计数器对磨损过程油样进行磨粒监测,获取齿轮运行过程动态磨损特征,并通过扫描电子显微镜对实验前后的损伤齿面的磨痕形貌进行观测,分析磨损材料在齿面的分布情况和磨痕特征。具体工作内容如下:（1）本文对啮合齿轮的齿根和齿面进行了强度校核分析,确定了齿轮变载磨损实验的固定加载和变载量。基于变载下齿轮磨损失效理论,分析了三体磨料磨损的理论模型,并给出了三体磨料对固体表面的磨损量数学计算模型,分析了影响磨料磨损的因素,并确定选取Al2O3硬质颗粒作为齿轮油液中的初始磨料,分析了早期单坑缺陷和三体磨料磨损下齿轮失效形式及原因。（2）采用力流闭合模式构建可实现变载荷加载的齿轮磨损实验台,对早期单坑缺陷和油液中有三体磨料混入的20Gr Mn Ti斜齿轮磨损特征与运行状态进行分析研究。实验利用半联轴器和磁粉制动器施加可变载荷来模拟现实工况,利用颗粒计数器、蓟管式分析式铁谱仪和扫描电子显微镜（SEM）对油样磨粒和齿轮齿面损伤形貌进行观测。实验从齿轮磨损量、齿面磨损形貌分析、磨粒检测、振动分析四个方面分别对早期单坑缺陷和三体磨料混入的20Gr Mn Ti斜齿轮进行磨损机理研究。（3）对实验结果进行定性和定量分析。结果表明:早期凹坑缺陷缩短了齿轮的使用寿命,磨损后期磨粒浓度到了70000个/ml;稳定磨损阶段的单坑缺陷齿轮,油样中磨粒浓度低且以1-15μm的细小薄片磨粒为主;齿轮磨损后期,由于齿面发生严重磨损,频谱图幅值达到了10.5 Hz和11.763 Hz;加入三体磨料一组实验0-20 h内磨粒浓度飙升到17000个/ml,随后迅速下降并长期稳定在2000个/ml,进入稳定磨损期。通过设计实验探究变载工况下早期缺陷与三体磨料对斜齿轮的磨损演变影响机理,可以得到以下结论:单坑缺陷的存在明显的缩短了齿轮的正常寿命;磨损后期摩擦副在重载高速的接触条件下产生了大量的异常磨粒和大磨粒链条。通过与对照组实验全过程磨损磨粒数据进行比对,发现三体磨料对磨损初期阶段的齿轮磨损状态影响很大;加入三体磨料一组出现二次磨合现象并提前进入剧烈磨损期,大磨粒数量迅速上升;磨损初期齿轮振动受冲击载荷的影响较大,变载工况对齿轮早期磨损具有比较大影响;齿轮箱油液中初始三体磨料会加速齿轮磨损;对磨损后的齿轮轮齿进行宏观形貌分析,在冲击载荷的反复作用下,轮齿表面节线以上部分发生严重的材料流失并且严重变形。

关键词： 螺旋锥齿轮   弹流润滑   卷吸夹角   表面粗糙度   性能优化  

摘要： 由于齿轮具有传动精度高、承载能力强、工作可靠和使用寿命长等优点,在汽车、铁路、航空和重工业等领域被广泛使用。在现代工业领域,高速、重载是齿轮传动常见的工况,因此对高性能齿轮的需求日益增加。过大动载荷很容易引起润滑失效导致齿面磨损,严重影响齿轮的性能与使用寿命。因此研究齿轮弹流润滑特性,对齿轮传动系统的性能优化具有重要意义。在螺旋锥齿轮弹流润滑方面,现有的研究并未系统研究速度和载荷、卷吸夹角和表面粗糙度对与螺旋锥齿轮润滑特性之间的关系,没有将螺旋锥齿轮齿面修形及理论啮合状态与其弹流润滑特性密切关联,因此不能很好指导螺旋锥齿轮的齿形设计以优化螺旋锥齿轮的润滑性能。针对上述问题,本文采用微分几何理论、弹流润滑理论和多重网格方法,研究了螺旋锥齿轮弹流润滑的计算方法,开发了螺旋锥齿轮弹流润滑程序。分析了齿面接触的弹流润滑特性,得到工况条件和齿面啮合状态对弹流润滑特性的影响,初步建立了以齿形设计来优化螺旋锥齿轮的弹流润滑性能的技术流程。论文的主要研究工作如下:推导了螺旋锥齿轮的齿面方程,建立了螺旋锥齿轮齿面接触模型,计算了齿面几何参数和运动参数。通过变步长辛普森积分法求解了加载状态下的接触椭圆。得到了螺旋锥齿轮弹流润滑分析所需的几何特征。基于雷诺方程、油膜厚度方程、载荷平衡方程、粘压方程、密压方程推导了螺旋锥齿轮弹流润滑计算模型,并将其无量纲化以及离散化,以相对误差的载荷平衡数值计算为准则。基于有限差分法的思想将整个求解域划分为二维等距的网格,使用多重网格积分法计算整个求解域的弹性变形系数。采用多重网格法求解压力分布和膜厚分布,使用FORTRAN语言编写了螺旋锥齿轮弹流润滑程序,通过实例分析验证了程序的可行性和准确性。分析了工况条件对弹流润滑特性影响,得到了载荷与速度、卷吸夹角大小、表面粗糙度对弹流润滑特性的相关性。也分析了齿面啮合状态对弹流润滑特性的影响,得到了相对运动角加速度、接触迹线倾斜角以及接触迹线长度与弹流润滑特性的相关性。最后通过实例验证了相关结论的正确性。通过论文研究完成了螺旋锥齿轮弹流润滑计算模型的建立,开发了螺旋锥齿轮弹流润滑计算程序,在分析工况条件和齿面啮合状态对齿轮副弹流润滑特性的影响的基础上,提出了对螺旋锥齿轮的润滑性能优化的指导建议。论文研究成果对指导基于润滑性能的螺旋锥齿轮齿形优化设计具有良好的工程应用价值。

关键词： 配合面径向变形   主轴转速   刀盘切削力   主轴温升   可靠性稳健设计  

摘要： 主轴-刀盘联接结构作为数控螺旋锥齿轮铣齿机的关键部件,在加工过程中受到外载荷,使主轴-刀盘的配合面产生径向变形,对主轴-刀盘的联接性能和机床的加工精度造成影响。本文依托重庆市专项项目“汽车动力系统关键零部件加工数控机床增效技术开发与应用”(项目号:cstc2017zdcy-zdzx X005),以国内某机床企业的螺旋锥齿轮铣齿机主轴-刀盘联接结构为研究对象,采用理论和仿真分析方法对空载状态和实际加工状态下的主轴-刀盘配合面径向变形进行了研究,分析影响主轴-刀盘联接性能的关键因素,并对刀盘结构进行可靠性稳健设计,提高了主轴-刀盘的联接性能,为提升机床的加工精度奠定了理论基础。论文主要研究内容如下:(1)基于主轴-刀盘配合面受力分析和弹性力学理论,建立空载状态下主轴-刀盘的配合面径向变形理论模型。由结果可知,随着主轴转速的增大,主轴与刀盘配合面的整体径向变形呈递减趋势,且遵循从锥面小端到大端逐渐增大的趋势。(2)基于锥齿轮铣齿原理与斜角切削理论,建立刀盘切削力数学模型,并利用实验对刀盘切削力进行了采集;基于轴承摩擦生热理论,建立了主轴-轴承的热传递模型,利用热网络法对主轴-轴承的稳态温度进行了求解。同时,对刀盘切削力和主轴温升的等效加载方法进行了研究,为后续仿真分析提供了理论支撑。(3)建立主轴-刀盘联接结构的有限元模型,研究主轴转速、刀盘切削力和主轴温升对主轴-刀盘配合面径向变形的影响。由分析可知,主轴转速与主轴-刀盘的配合面径向变形呈负相关,而刀盘切削力和主轴温升与主轴-刀盘的配合面径向变形呈正相关。空载状态的主轴-刀盘配合面径向接触间隙均小于零,说明主轴-刀盘联接性能良好;实际加工状态的主轴-刀盘配合面径向接触间隙均存在大于零的情况,说明主轴-刀盘联接性能受到一定程度降低。进一步分析可知:随着主轴温升和刀盘切削力的增大,主轴-刀盘联接性能分别得到提升和降低,而主轴转速对主轴-刀盘联接性能几乎没有影响。(4)采用响应面优化设计和可靠性稳健设计分别对刀盘结构进行优化,由优化结果可知,响应面优化设计相比可靠性稳健设计在降低刀盘质量方面更为明显,但可靠性稳健设计相比响应面优化设计在满足可靠度和灵敏度指标方面更有优势,并通过仿真校核证明可靠性稳健设计能够有效改善主轴-刀盘的配合面径向变形集中分布现象。

关键词： 磁齿轮箱   风力发电   BP神经网络   多目标优化   遗传算法   非线性动力学   牛顿谐波平衡法   负载角  

摘要： 大力发展风电是我国实现“双碳”目标的重大战略需求。作为风电机组的重要部件之一,高品质风电齿轮箱已成为风电行业重大急需,极具发展前景。现有风电齿轮箱存在故障率高、运维费用高等固有缺陷,严重制约风电机组大型化的发展。近年来,磁齿轮(MG)因其具有可靠性高、可过载保护等潜在优势得到广泛关注。为此,本文提出一种基于磁力传动的风电用多级磁齿轮箱拓扑,并对其系统级优化设计、动力学性能进行了较为深入的研究。本文主要研究内容如下:首先,基于磁场调制原理对关键部件同轴磁齿轮(CMG)的磁场调制行为进行了分析,根据Maxwell张量法及能量守恒关系推导了CMG工作转矩的表达式,进而建立了额定功率为1.5MW的两级磁齿轮箱有限元模型,对其电磁性能进行了分析,并基于质量转矩密度对各级MG的增速比进行了优化。其次,相较于传统的电机,磁齿轮结构相对复杂、优化参数众多,仅借助有限元分析(FEA)方法进行求解将消耗大量的计算机资源,导致优化时间较长。为缩短开发周期,本文提出一种基于中心复合设计-二次回归-遗传算法(CCD-QR-GA)的单目标优化策略。仿真结果表明该法优化周期短,但存在可优化参数相对较少的不足,适用于快速设计但对性能要求不高的场合。第三,为解决上述CCD-QR-GA优化策略可优化参数相对较少的不足,提出一种基于拉丁超立方抽样-BP神经网络-多目标遗传算法(LHS-BPNN-NSGA-Ⅱ)的优化策略。进而,基于FEA方法对轴向长度进行扫描,确定满足设计要求的轴向长度的最终值。仿真结果表明该法虽然较CCD-QR-GA用时稍长,但可优化参数多、优化结果更为优越,并且便于设计者根据不同的设计需求选择不同的设计方案。因此,该法更适用于高性能电机系统优化工作。最后,对磁齿轮箱进行动力学研究。磁齿轮箱各转子之间通过磁场进行转矩传输,因此当面临风向风速随机时变冲击时,其动态响应就显得尤为重要。为此,分别对低速级磁齿轮以及整个两级磁齿轮箱的动力学行为进行了研究:1)对于低速级磁齿轮,首先使用组合牛顿谐波平衡(NHB)法获取了负载角以及磁力转矩的一、二次渐近解,与龙格库塔(R-K)法相比,一次渐近解即可满足工程需求。最后分析了各物理参数对系统动态性能的影响。2)对于两级磁齿轮箱,首先对基于负载角泰勒展开的运动方程进行了求解,然后对所提方法的准确性进行了评价,最后分析了不同运行条件下各物理量对磁齿轮箱动态性能的影响。结果表明,所提两种分析方法均无需求解复杂微分方程,故求解效率较高,同时验证了磁齿轮箱应用于风电系统的可行性。