齒輪扭轉(zhuǎn)嚙合剛度的研究.pdf

1、齒輪是動力傳動系統(tǒng)中最重要的部件，齒輪嚙合傳遞誤差是造成齒輪傳動系統(tǒng)噪聲和振動的主要原因。其中齒輪扭轉(zhuǎn)嚙合剛度的變化加劇了齒輪的傳遞誤差，特別當(dāng)齒輪含有缺陷的情況下，其扭轉(zhuǎn)嚙合剛度減少，引起系統(tǒng)的噪聲和振動更大。研究齒輪的扭轉(zhuǎn)嚙合剛度，對理解齒輪產(chǎn)生傳動誤差和系統(tǒng)噪聲的原因以及齒輪故障診斷有更深刻的意義。 本文回顧了最近幾十年研究者所建立的不同應(yīng)用目的的齒輪數(shù)學(xué)模型和有限元模型。最初研究者采用了大量無缺陷數(shù)學(xué)模型：單自由度模型、

2、二自由度模型、多自由度模型；后來建立了有缺陷數(shù)學(xué)模型：含有摩擦力的齒輪動態(tài)模型、含有磨損的齒輪動態(tài)模型、含有剝落的齒輪動態(tài)模型。根據(jù)研究目的的不同，齒輪有限元模型分為：柔性輪齒模型；齒輪動態(tài)模型；變速箱整體模型。這些模型可用于：振動分析和噪聲的控制；傳動誤差和穩(wěn)態(tài)分析。 計(jì)算齒輪扭轉(zhuǎn)嚙合剛度必須分析接觸問題。接觸問題的基本類型主要包括：剛體-柔體、柔體-柔體接觸(即兩個(gè)接觸體是有近似剛度的變形體)。本文介紹了研究接觸問題的幾種分

3、析方法：全局分析、局部分析、數(shù)值法、有限元法。以及每種分析方法的應(yīng)用范圍及其目的是不同的。 根據(jù)以上分析內(nèi)容，本文主要采用了多自由度和含有摩擦力以及柔體-柔體接觸的齒輪動態(tài)模型。利用ANSYS建模和分析的功能，采用二維平面整體模型，自底向上建模方法，選擇Contact、pt-to-surf48接觸單元、添加材料屬性、添加實(shí)常數(shù)(主要包括法向接觸剛度，粘合接觸剛度)、劃分有限元網(wǎng)格、生成接觸單元、邊界約束和施加載荷，建立了一個(gè)十六

4、自由度非線性有限元齒輪接觸模型，用于研究齒輪故障(例如齒輪根部裂紋)對齒輪傳動扭轉(zhuǎn)嚙合剛度的影響。 研究的具體方法是：根據(jù)齒輪傳動的幾何參數(shù)建立相互嚙合齒輪對的有限元接觸模型，模擬齒輪傳動狀態(tài)；通過連續(xù)旋轉(zhuǎn)齒輪，改變其接觸位置，建立兩個(gè)接觸面的剛度關(guān)系，計(jì)算出齒輪運(yùn)動狀態(tài)下不同時(shí)刻的扭轉(zhuǎn)嚙合剛度。研究含有局部裂紋和無局部裂紋齒輪的扭轉(zhuǎn)嚙合剛度的特性，比較有裂紋和無裂紋齒輪的法向接觸剛度和扭轉(zhuǎn)嚙合剛度變化情況，并且給出了其動力學(xué)方