修形直齒錐齒輪嚙合動力學性能研究.pdf

1、漸開線直齒錐齒輪（行星齒輪和半軸齒輪）是汽車差速器的關鍵部件，其傳動動力學特性會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)傳動過程中的時變嚙合剛度、傳動誤差和輪齒間隙會引起內(nèi)部激勵；除了內(nèi)部激勵，原動機和負載也會引起外部激勵，這些激勵將會使系統(tǒng)出現(xiàn)振動、噪聲等。本文利用動力學仿真分析軟件，基于所建的數(shù)學模型，研究了齒形修形對漸開線直齒錐齒輪傳動動力學性能的影響，以達到減振降噪的目的。
　　齒形修形對齒輪

2、動力學性能的影響是齒輪系統(tǒng)動力學理論研究中最受關注的內(nèi)容。齒形修形是為了補償齒輪傳動中嚙合剛度的時變性、軸彎曲變形產(chǎn)生的齒輪偏載等，以獲得良好的接觸斑點、較小的傳動誤差，降低系統(tǒng)的振動和噪聲。修形后直齒錐齒輪的動力學性能是一個值得研究的問題，得出的理論可用以指導齒輪修形。
　　齒輪動力學仿真分析結果以及齒輪制造精度都會受到直齒錐齒輪三維實體模型精度的影響，有些學者基于背錐原理所建的模型不夠準確，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，設計計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體建模，為研究修形后直齒錐齒輪的動力學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、傳動軸、支承、齒輪等，它們會影響輪齒的激勵，另外輪齒本身的結構和誤差也會對齒輪激勵產(chǎn)生影響。輪齒動態(tài)激勵將會使齒輪系統(tǒng)出現(xiàn)動態(tài)響應，出現(xiàn)振動和沖擊，從

4、而影響傳動的穩(wěn)定性和準確性。因而，根據(jù)齒輪系統(tǒng)的實際工作狀況和所要達到的目的等，建立相應的齒輪動力學分析模型，以得到準確的齒輪傳動的振動特性。本文以一對直齒圓錐齒輪為分析對象，建立了直齒圓錐齒輪的多自由度動力學模型，模型中考慮了錐齒輪嚙合時的扭轉(zhuǎn)振動和軸向振動，有助于進行后面的動力學仿真分析。
　　本課題組對漸開線直齒錐齒輪修形技術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)的研究齒形修形對直

5、齒錐齒輪傳動系統(tǒng)的動力學性能的影響。因此，本文借助動力學分析軟件 Romaxdesigner，建立了修形前后直齒錐齒輪動力學仿真分析模型，設定具體的載荷工況，利用動力學仿真技術，分析了修形前、后直齒錐齒輪嚙合過程中的動力學性能、沖擊與振動等。經(jīng)過動力學仿真分析，結合直齒錐齒輪齒動力學理論，得到齒輪傳動過程中的動力學特性（固有特性、傳遞誤差、振動響應），研究錐齒輪副實際傳動過程中的動力學特性。然后，對比修形前后錐齒輪傳動系統(tǒng)的振動性能，總