齒輪時變嚙合剛度改進算法及剛度激勵研究.pdf

1、齒輪傳動系統(tǒng)是機械傳動系統(tǒng)的重要組成部分，隨著齒輪傳動系統(tǒng)應用領域的擴大，對齒輪系統(tǒng)提出更高要求。加強對齒輪系統(tǒng)動力學的研究，是提高傳動系統(tǒng)性能的重要途徑。深入研究齒輪系統(tǒng)動力參數(shù)，尤其是齒輪時變嚙合剛度這一最重要的基本參數(shù)，對全面分析齒輪傳動系統(tǒng)動力特點，提高機械傳動系統(tǒng)性能有重要意義。
　　 本文以行星齒輪傳動系統(tǒng)為研究對象，建立了行星齒輪系統(tǒng)微分動力方程，運用材料力學方法、有限元方法，及齒輪時變嚙合剛度理論，針對石川輪齒變

2、形公式，詳細介紹了公式需要的重要參數(shù)-有效齒根圓半徑及時變載荷作用距的具體計算方法，并提出改進的輪齒變形計算公式，并利用有限元方法進行了仿真對比驗證，最后本文研究了齒輪動力系統(tǒng)剛度激勵對齒輪系統(tǒng)應力狀態(tài)的影響，并提出了減小齒輪剛度激勵的方法。。
　　 本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　 首先，根據(jù)齒輪系統(tǒng)動力學理論，建立行星齒輪傳動系統(tǒng)集總物理模型，然后參照物理模型建立行星齒輪傳動系統(tǒng)集總參數(shù)的微分動力學方程。并指出綜合時變

3、嚙合剛度在動力學方程中的重要意義。
　　 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變載荷作用距兩個重要參數(shù)的詳細計算方法。在此基礎上，提出了改進的齒輪嚙合輪齒變形公式。簡單研究了綜合嚙合剛度合成方法并利用算例對兩公式進行了驗算對比。
　　 然后，利用顯式動力學有限元方法，針對行星齒輪傳動系統(tǒng)進行計算機仿真，獲得嚙合齒面分度圓嚙合位置某點在嚙合周期內(nèi)的變形曲線，并將此曲線與利用改進輪齒變

4、形公式計算曲線進行了對比，從而證明了改進輪齒變形公式的合理性。根據(jù)應用需要，對此改進算法進行適當簡化，提出一種新的齒輪時變嚙合剛度簡化函數(shù)法，并利用傅立葉級數(shù)分解法獲得了簡化綜合時變嚙合剛度公式的頻譜表示公式。
　　 最后，在上述研究基礎上，通過有限元諧響應分析法和工況組合法，分析了齒輪動力系統(tǒng)剛度激勵對齒輪系統(tǒng)應力狀態(tài)的影響，分析了剛度激勵對齒輪疲勞強度的影響，證明通過選擇合適的齒輪基本參數(shù)可以達到減小齒輪時變剛度激勵，減小齒