本文選題：斜齒輪　切入點(diǎn)：齒面摩擦　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：齒輪是機(jī)械系統(tǒng)中重要的傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械元件，隨著傳動(dòng)系統(tǒng)的高速、高效、精密、可靠、低振動(dòng)、低噪聲、輕量化的要求越來越高，齒輪的工作性能對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的影響也會(huì)越來越大。在航空航天、艦船、機(jī)械等行業(yè)，齒輪正朝著高速、重載方向發(fā)展，其動(dòng)態(tài)特性引起研究人員的廣泛關(guān)注。由于我國齒輪行業(yè)的振動(dòng)噪聲等動(dòng)態(tài)特性不足較發(fā)達(dá)國家的嚴(yán)重，因此傳動(dòng)系統(tǒng)中尤其斜齒輪的動(dòng)態(tài)特性研究是現(xiàn)階段工程實(shí)際中急需要解決的問題，但在該領(lǐng)域中國內(nèi)的研究更多的忽略了齒面摩擦對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響，國外近年研究表明齒面摩擦對(duì)齒輪傳動(dòng)動(dòng)態(tài)特性的影響是不可忽略的。本文主要以斜齒輪傳動(dòng)作為研究對(duì)象，分析在考慮齒面摩擦?xí)r斜齒輪的動(dòng)態(tài)特性。研究結(jié)果對(duì)于認(rèn)識(shí)復(fù)雜的斜齒輪傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)性能、進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，也為齒輪傳動(dòng)及其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析提供理論基礎(chǔ)，為傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性以及減振降噪分析提供技術(shù)支持。 本文首先根據(jù)齒輪嚙合理論推導(dǎo)出計(jì)算斜齒輪時(shí)變接觸線的改進(jìn)數(shù)值算法，該算法突破了文獻(xiàn)計(jì)算時(shí)變接觸線的限制條件，擴(kuò)大了數(shù)值計(jì)算斜齒輪時(shí)變接觸線的適用范圍，算法準(zhǔn)確、快速、方便實(shí)用，為時(shí)變摩擦力、時(shí)變摩擦轉(zhuǎn)矩以及時(shí)變嚙合剛度的計(jì)算和頻響分析、誤差分析等動(dòng)態(tài)特性分析奠定基礎(chǔ)。分析斜齒輪時(shí)變接觸線的變化規(guī)律并揭示出接觸線總長(zhǎng)度變化最小的條件：初始時(shí)刻當(dāng)L1(嚙合起始時(shí)刻接觸線上端距離嚙合區(qū)右端最短距離)和端面齒距相等，且L2(嚙合起始時(shí)刻接觸線上端距離嚙合區(qū)左端最短距離)和L4(嚙合起始時(shí)刻接觸線下端距離嚙合區(qū)右端最短距離)相等時(shí)，接觸線總長(zhǎng)度不變。在時(shí)變接觸線長(zhǎng)度算法基礎(chǔ)上考慮齒輪的混合彈流潤(rùn)滑狀態(tài)下的摩擦影響，采用分片直齒輪法構(gòu)建計(jì)算斜齒輪齒面摩擦力以及齒面摩擦轉(zhuǎn)矩的算法。研究結(jié)果表明：時(shí)變接觸線的波動(dòng)是齒面摩擦力以及齒面摩擦轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的重要原因。在本文所選的參數(shù)范圍內(nèi)，當(dāng)螺旋角為20°時(shí)，時(shí)變接觸線長(zhǎng)度的波動(dòng)、齒面摩擦力的波動(dòng)和齒面摩擦轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)最小。時(shí)變接觸線以及齒面摩擦力、摩擦轉(zhuǎn)矩的算法為齒輪的參數(shù)優(yōu)化以及動(dòng)態(tài)特性分析提供了更準(zhǔn)確的基礎(chǔ)。 以能量最小原理構(gòu)建了漸開線齒輪時(shí)變接觸線載荷分布的數(shù)學(xué)模型，得到了齒輪沿接觸線的載荷分布。直齒輪在嚙合周期內(nèi)雙齒嚙合時(shí)載荷分配率在0.33~0.67之間變化。斜齒輪沿接觸線的載荷分布較直齒輪平緩，沒有載荷突變。在輪齒的變形計(jì)算中考慮齒面摩擦力對(duì)變形的影響，研究結(jié)果表明：齒面摩擦對(duì)齒輪的彎曲效應(yīng)隨著齒廓參數(shù)的變大其影響也變得較為明顯，由于節(jié)點(diǎn)的摩擦力方向改變，節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生了變形突變。在此基礎(chǔ)上計(jì)算斜齒輪的時(shí)變嚙合剛度，，給出考慮齒面摩擦?xí)r斜齒輪的時(shí)變嚙合剛度曲線，以及時(shí)變嚙合剛度的變化對(duì)振動(dòng)位移的影響程度，為諧波共振分析以及齒輪傳動(dòng)誤差分析提供了較為真實(shí)的時(shí)變嚙合剛度。 考慮齒面摩擦情況下構(gòu)建斜齒輪動(dòng)力學(xué)方程，分析了主頻共振響應(yīng)、2階超頻共振響應(yīng)以及1/2階次頻共振響應(yīng)的動(dòng)力學(xué)頻響特性，分析結(jié)果表明：齒面摩擦對(duì)共振幅值有抑制作用，隨著摩擦系數(shù)的變大，共振幅值隨之降低，共振頻率略有增大。在考慮齒面摩擦情況下，動(dòng)、靜態(tài)載荷引起的共振幅值較無摩擦?xí)r明顯的降低，靜態(tài)載荷較大時(shí)發(fā)生共振的頻率較無摩擦?xí)r明顯變小；動(dòng)態(tài)載荷、阻尼系數(shù)所引起的共振幅值較無摩擦?xí)r明顯減小，但共振頻率變化不大。 采用整體誤差理論并考慮齒面摩擦以及時(shí)變嚙合剛度構(gòu)建斜齒輪動(dòng)力學(xué)方程。在變轉(zhuǎn)速的情況下，分析載荷、阻尼對(duì)齒輪傳動(dòng)誤差、最大嚙合力以及動(dòng)載系數(shù)的影響。研究結(jié)果表明：誤差激勵(lì)對(duì)重載齒輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響較小，對(duì)高速齒輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響較大，阻尼對(duì)降低誤差激勵(lì)引起的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響效果較為明顯。最后在傳動(dòng)誤差引起的嚙合沖擊模型中考慮進(jìn)齒面摩擦引起的嚙合變形，給出基節(jié)誤差、齒距偏差以及由齒形誤差反映的齒輪精度等級(jí)對(duì)齒輪振動(dòng)噪聲的影響。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH132.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 姚文席;修形漸開線直齒輪的嚙合沖擊研究[J];北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2000年02期

2 李瑰賢,馬亮,陶建國,周銘,林少芬;艦船用齒輪傳動(dòng)嚙合剛度及動(dòng)態(tài)性能研究[J];船舶工程;2000年05期

3 劉忠明;王長(zhǎng)路;張?jiān)獓?張立勇;陳國民;;中國齒輪工業(yè)的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與2030年愿景——《機(jī)械工業(yè)工程技術(shù)路線圖》齒輪部分解讀[J];機(jī)械傳動(dòng);2011年12期

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本文編號(hào)：1662572