本文關鍵詞：考慮粗糙齒面影響的大重合度直齒輪非線性動力學特性研究

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【摘要】：齒輪副作為機械裝備中應用最為廣泛的傳動件,在嚙合過程中產(chǎn)生的振動噪聲是整機振動噪聲的重要組成。降低齒輪副的振動噪聲水平對提高整機的性能,甚至疲勞壽命有重要的意義。重合度大于2.0的齒輪傳動能有效地減小單齒載荷,對傳動系統(tǒng)的減重、減振和降噪有著顯著的作用,但大重合度齒輪相對滑動大且對精度參數(shù)敏感,為此,本文提出通過進行考慮粗糙齒面影響的大重合度齒輪非線性動力學性能研究,從而建立大重合度齒輪參數(shù)設計理論體系的研究思路。根據(jù)展成法加工原理所得漸開線齒輪的精確齒廓方程,推導了大重合度齒輪在嚙合過程中的齒面相對滑動速度、曲率半徑以及赫茲壓力等時變參數(shù)�；谏鲜鰰r變參數(shù),結合彈性流體動壓潤滑下的摩擦系數(shù)模型,并考慮大重合度齒輪在嚙合過程中的雙—三齒交替引起的載荷突變,提出了大重合度齒輪時變摩擦系數(shù)模型。使用M-B分形函數(shù)對粗糙齒面進行表征,建立了包含齒面粗糙度的靜態(tài)傳動誤差數(shù)學模型。闡述了傳統(tǒng)勢能法剛度計算的基本原理,采用有限元法和實驗方法對計算結果進行對比驗證。論述了傳統(tǒng)勢能法不考慮齒側間隙和動態(tài)嚙合過程中由摩擦力引起的變形的不足,提出了改進的勢能法剛度計算方法。對比分析了扭矩、轉速和重合度對時變剛度的影響。給出了一般大重合度齒輪單齒剛度和時變嚙合剛度均值的推薦值。基于大重合度齒輪時變摩擦系數(shù)模型、靜態(tài)傳動誤差模型和改進的勢能法剛度計算模型,建立了大重合度齒輪多自由度非線性動力學模型;對比分析了不同工況下大重合度齒輪和普通重合度齒輪的動力學性能,對比結果揭示了大重合度齒輪動態(tài)性能的優(yōu)勢。還研究了齒頂高系數(shù)和壓力角對大重合度齒輪動力學響應的影響。結果表明:當重合度從2至3的變化過程中,系統(tǒng)的動態(tài)性能呈現(xiàn)出先變差再變好的趨勢。研究了系統(tǒng)阻尼比、轉速、扭矩和齒面精度對大重合度齒輪非線性振動響應的影響,掌握了各參數(shù)對系統(tǒng)響應幅值、穩(wěn)定性、跳躍現(xiàn)象和分岔特性的影響規(guī)律;針對不同工況條件下的大重合度齒輪系統(tǒng),通過進行非線性動力學特性分析,可以得到既滿足振動性能要求,又能盡可能降低加工成本和難度的系統(tǒng)參數(shù),建立大重合度齒輪動態(tài)參數(shù)設計理論體系,為齒輪設計和加工提供理論支撐。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH132.41

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本文編號：1266529