修形直齒錐齒輪嚙合動(dòng)力學(xué)性能研究.pdf

1、漸開線直齒錐齒輪（行星齒輪和半軸齒輪）是汽車差速器的關(guān)鍵部件，其傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性會(huì)直接影響差速器的工作穩(wěn)定性。由于各種誤差和齒形彈性變形的存在，齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)過程中的時(shí)變嚙合剛度、傳動(dòng)誤差和輪齒間隙會(huì)引起內(nèi)部激勵(lì)；除了內(nèi)部激勵(lì)，原動(dòng)機(jī)和負(fù)載也會(huì)引起外部激勵(lì)，這些激勵(lì)將會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲等。本文利用動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，基于所建的數(shù)學(xué)模型，研究了齒形修形對(duì)漸開線直齒錐齒輪傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)性能的影響，以達(dá)到減振降噪的目的。
　　齒形修形對(duì)齒輪

2、動(dòng)力學(xué)性能的影響是齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論研究中最受關(guān)注的內(nèi)容。齒形修形是為了補(bǔ)償齒輪傳動(dòng)中嚙合剛度的時(shí)變性、軸彎曲變形產(chǎn)生的齒輪偏載等，以獲得良好的接觸斑點(diǎn)、較小的傳動(dòng)誤差，降低系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲。修形后直齒錐齒輪的動(dòng)力學(xué)性能是一個(gè)值得研究的問題，得出的理論可用以指導(dǎo)齒輪修形。
　　齒輪動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果以及齒輪制造精度都會(huì)受到直齒錐齒輪三維實(shí)體模型精度的影響，有些學(xué)者基于背錐原理所建的模型不夠準(zhǔn)確，存在一定的誤差。本文采用Matlab

3、與 SolidWorks兩種軟件完成了直齒錐齒輪的三維實(shí)體建模，不但確保了模型的精度，也提高了模型成型速度。另外，設(shè)計(jì)計(jì)算出了齒輪的修形參數(shù)，完成了后續(xù)仿真分析必要的修形直齒錐齒輪的實(shí)體建模，為研究修形后直齒錐齒輪的動(dòng)力學(xué)性能提供了精確的三維錐齒輪模型。
　　完整的齒輪系統(tǒng)包含箱體、傳動(dòng)軸、支承、齒輪等，它們會(huì)影響輪齒的激勵(lì)，另外輪齒本身的結(jié)構(gòu)和誤差也會(huì)對(duì)齒輪激勵(lì)產(chǎn)生影響。輪齒動(dòng)態(tài)激勵(lì)將會(huì)使齒輪系統(tǒng)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，出現(xiàn)振動(dòng)和沖擊，從

4、而影響傳動(dòng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。因而，根據(jù)齒輪系統(tǒng)的實(shí)際工作狀況和所要達(dá)到的目的等，建立相應(yīng)的齒輪動(dòng)力學(xué)分析模型，以得到準(zhǔn)確的齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)特性。本文以一對(duì)直齒圓錐齒輪為分析對(duì)象，建立了直齒圓錐齒輪的多自由度動(dòng)力學(xué)模型，模型中考慮了錐齒輪嚙合時(shí)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和軸向振動(dòng)，有助于進(jìn)行后面的動(dòng)力學(xué)仿真分析。
　　本課題組對(duì)漸開線直齒錐齒輪修形技術(shù)的研究已取得一些成果，并且提出了齒廓圓弧修形和齒向等距修形等修形方式，但是沒有系統(tǒng)的研究齒形修形對(duì)直

5、齒錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能的影響。因此，本文借助動(dòng)力學(xué)分析軟件 Romaxdesigner，建立了修形前后直齒錐齒輪動(dòng)力學(xué)仿真分析模型，設(shè)定具體的載荷工況，利用動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)，分析了修形前、后直齒錐齒輪嚙合過程中的動(dòng)力學(xué)性能、沖擊與振動(dòng)等。經(jīng)過動(dòng)力學(xué)仿真分析，結(jié)合直齒錐齒輪齒動(dòng)力學(xué)理論，得到齒輪傳動(dòng)過程中的動(dòng)力學(xué)特性（固有特性、傳遞誤差、振動(dòng)響應(yīng)），研究錐齒輪副實(shí)際傳動(dòng)過程中的動(dòng)力學(xué)特性。然后，對(duì)比修形前后錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)性能，總