齒輪時(shí)變嚙合剛度改進(jìn)算法及剛度激勵(lì)研究.pdf

1、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，隨著齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對(duì)齒輪系統(tǒng)提出更高要求。加強(qiáng)對(duì)齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究，是提高傳動(dòng)系統(tǒng)性能的重要途徑。深入研究齒輪系統(tǒng)動(dòng)力參數(shù)，尤其是齒輪時(shí)變嚙合剛度這一最重要的基本參數(shù)，對(duì)全面分析齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力特點(diǎn)，提高機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)性能有重要意義。
　　 本文以行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立了行星齒輪系統(tǒng)微分動(dòng)力方程，運(yùn)用材料力學(xué)方法、有限元方法，及齒輪時(shí)變嚙合剛度理論，針對(duì)石川輪齒變

2、形公式，詳細(xì)介紹了公式需要的重要參數(shù)-有效齒根圓半徑及時(shí)變載荷作用距的具體計(jì)算方法，并提出改進(jìn)的輪齒變形計(jì)算公式，并利用有限元方法進(jìn)行了仿真對(duì)比驗(yàn)證，最后本文研究了齒輪動(dòng)力系統(tǒng)剛度激勵(lì)對(duì)齒輪系統(tǒng)應(yīng)力狀態(tài)的影響，并提出了減小齒輪剛度激勵(lì)的方法。。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 首先，根據(jù)齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，建立行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)集總物理模型，然后參照物理模型建立行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)集總參數(shù)的微分動(dòng)力學(xué)方程。并指出綜合時(shí)變

3、嚙合剛度在動(dòng)力學(xué)方程中的重要意義。
　　 其次，具體介紹了齒輪嚙合輪齒變形的重要公式石川公式，提出了有效齒根圓半徑及時(shí)變載荷作用距兩個(gè)重要參數(shù)的詳細(xì)計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)的齒輪嚙合輪齒變形公式。簡(jiǎn)單研究了綜合嚙合剛度合成方法并利用算例對(duì)兩公式進(jìn)行了驗(yàn)算對(duì)比。
　　 然后，利用顯式動(dòng)力學(xué)有限元方法，針對(duì)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，獲得嚙合齒面分度圓嚙合位置某點(diǎn)在嚙合周期內(nèi)的變形曲線，并將此曲線與利用改進(jìn)輪齒變

4、形公式計(jì)算曲線進(jìn)行了對(duì)比，從而證明了改進(jìn)輪齒變形公式的合理性。根據(jù)應(yīng)用需要，對(duì)此改進(jìn)算法進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，提出一種新的齒輪時(shí)變嚙合剛度簡(jiǎn)化函數(shù)法，并利用傅立葉級(jí)數(shù)分解法獲得了簡(jiǎn)化綜合時(shí)變嚙合剛度公式的頻譜表示公式。
　　 最后，在上述研究基礎(chǔ)上，通過有限元諧響應(yīng)分析法和工況組合法，分析了齒輪動(dòng)力系統(tǒng)剛度激勵(lì)對(duì)齒輪系統(tǒng)應(yīng)力狀態(tài)的影響，分析了剛度激勵(lì)對(duì)齒輪疲勞強(qiáng)度的影響，證明通過選擇合適的齒輪基本參數(shù)可以達(dá)到減小齒輪時(shí)變剛度激勵(lì)，減小齒