不同失效形式下齒輪副動(dòng)態(tài)接觸特性及時(shí)變剛度分析.pdf

1、齒輪傳動(dòng)是目前應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)形式之一，在航空、航天、船舶、汽車、化工等領(lǐng)域的傳動(dòng)系統(tǒng)中起著十分關(guān)鍵的作用。隨著齒輪傳動(dòng)朝著高轉(zhuǎn)速和大功率方向的發(fā)展，對(duì)齒輪的使役性能提出了更高的要求。齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合以及齒根裂紋等齒輪失效形式廣泛存在于各類齒輪傳動(dòng)中，危害著設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起生產(chǎn)安全事故，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，開(kāi)展不同失效形式下齒輪副動(dòng)態(tài)接觸特性及時(shí)變剛度分析，對(duì)保障齒輪傳動(dòng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性具有十分

2、重要的理論意義和工程使用價(jià)值。
　　本文針對(duì)傳動(dòng)齒輪所存在的齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合以及齒根裂紋等多種失效形式，研究不同失效形式下齒輪副動(dòng)態(tài)接觸特性及時(shí)變嚙合剛度，以揭示齒輪失效形式與嚙合剛度間的映射關(guān)系。論文的主要研究工作如下：
　?、倬C合考慮輪齒的接觸、彎曲、剪切、軸向壓縮及基體彈性剛度，利用解析法計(jì)算了齒輪副時(shí)變嚙合剛度，并與齒輪副靜力接觸有限元分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了解析法的正確性；進(jìn)而基于顯式動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行

3、齒輪副動(dòng)力接觸分析，研究了齒輪副的動(dòng)態(tài)嚙合力和傳動(dòng)誤差。
　?、陉U述了齒面磨損產(chǎn)生機(jī)理，利用齒面磨損量計(jì)算公式得出齒面均勻磨損層厚度，將其引入基于能量法的輪齒剛度計(jì)算公式中，推導(dǎo)了含齒面磨損的齒輪時(shí)變嚙合剛度計(jì)算式，并通過(guò)有限元法驗(yàn)證了解析計(jì)算公式的正確性，進(jìn)而研究了不同磨損情況對(duì)齒輪時(shí)變嚙合剛度的影響；在此基礎(chǔ)上建立了含齒面磨損的齒輪副動(dòng)力分析模型，研究了齒面磨損對(duì)輪齒動(dòng)態(tài)接觸特性的影響。
　　③闡述了齒面點(diǎn)蝕產(chǎn)生機(jī)理，分

4、析了齒面點(diǎn)蝕區(qū)域及分布規(guī)律，估算出齒面點(diǎn)蝕區(qū)大小和深度；將齒面點(diǎn)蝕簡(jiǎn)化為圓形小坑引入基于能量法的輪齒剛度計(jì)算公式中，計(jì)算含齒面點(diǎn)蝕的齒輪時(shí)變嚙合剛度，并與有限元法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，而后基于解析法研究了不同點(diǎn)蝕情況對(duì)齒輪時(shí)變嚙合剛度的影響；通過(guò)含齒面點(diǎn)蝕的齒輪系統(tǒng)動(dòng)力接觸有限元分析和振動(dòng)微分方程求解，研究了齒面點(diǎn)蝕對(duì)輪齒動(dòng)態(tài)接觸特性的影響。
　?、荜U述了齒面膠合產(chǎn)生機(jī)理，通過(guò)齒面膠合區(qū)域及分布規(guī)律分析，估算了齒面膠合區(qū)大小和深度

5、；將齒面膠合簡(jiǎn)化為長(zhǎng)方形溝槽引入基于能量法的輪齒剛度計(jì)算公式中，推導(dǎo)了含齒面膠合的齒輪時(shí)變嚙合剛度計(jì)算式，并通過(guò)有限元法驗(yàn)證了解析計(jì)算公式的正確性，隨后研究了不同膠合情況對(duì)齒輪時(shí)變嚙合剛度的影響；進(jìn)而建立了含齒面膠合的齒輪系統(tǒng)動(dòng)力分析模型，研究了齒面膠合對(duì)輪齒動(dòng)態(tài)接觸特性的影響。
　　⑤闡述了齒根裂紋產(chǎn)生機(jī)理，通過(guò)齒根裂紋區(qū)域及擴(kuò)展規(guī)律分析，估算了齒根裂紋長(zhǎng)度和擴(kuò)展角度；將齒根裂紋簡(jiǎn)化為直線形裂紋引入基于能量法的輪齒剛度計(jì)算公式中