不同失效形式下齒輪副動態(tài)接觸特性及時變剛度分析.pdf

1、齒輪傳動是目前應(yīng)用最為廣泛的傳動形式之一，在航空、航天、船舶、汽車、化工等領(lǐng)域的傳動系統(tǒng)中起著十分關(guān)鍵的作用。隨著齒輪傳動朝著高轉(zhuǎn)速和大功率方向的發(fā)展，對齒輪的使役性能提出了更高的要求。齒面磨損、齒面點蝕、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中，危害著設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，嚴(yán)重時還會引起生產(chǎn)安全事故，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，開展不同失效形式下齒輪副動態(tài)接觸特性及時變剛度分析，對保障齒輪傳動運(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值。
　　本文針對傳動齒輪所存在的齒面磨損、齒面點蝕、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態(tài)接觸特性及時變嚙合剛度，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，利用解析法計算了齒輪副時變嚙合剛度，并與齒輪副靜力接觸有限元分析結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了解析法的正確性；進(jìn)而基于顯式動力學(xué)計算方法進(jìn)行

3、齒輪副動力接觸分析，研究了齒輪副的動態(tài)嚙合力和傳動誤差。
　?、陉U述了齒面磨損產(chǎn)生機(jī)理，利用齒面磨損量計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算公式中，推導(dǎo)了含齒面磨損的齒輪時變嚙合剛度計算式，并通過有限元法驗證了解析計算公式的正確性，進(jìn)而研究了不同磨損情況對齒輪時變嚙合剛度的影響；在此基礎(chǔ)上建立了含齒面磨損的齒輪副動力分析模型，研究了齒面磨損對輪齒動態(tài)接觸特性的影響。
　　③闡述了齒面點蝕產(chǎn)生機(jī)理，分

4、析了齒面點蝕區(qū)域及分布規(guī)律，估算出齒面點蝕區(qū)大小和深度；將齒面點蝕簡化為圓形小坑引入基于能量法的輪齒剛度計算公式中，計算含齒面點蝕的齒輪時變嚙合剛度，并與有限元法計算結(jié)果進(jìn)行對比分析，而后基于解析法研究了不同點蝕情況對齒輪時變嚙合剛度的影響；通過含齒面點蝕的齒輪系統(tǒng)動力接觸有限元分析和振動微分方程求解，研究了齒面點蝕對輪齒動態(tài)接觸特性的影響。
　　④闡述了齒面膠合產(chǎn)生機(jī)理，通過齒面膠合區(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、；將齒面膠合簡化為長方形溝槽引入基于能量法的輪齒剛度計算公式中，推導(dǎo)了含齒面膠合的齒輪時變嚙合剛度計算式，并通過有限元法驗證了解析計算公式的正確性，隨后研究了不同膠合情況對齒輪時變嚙合剛度的影響；進(jìn)而建立了含齒面膠合的齒輪系統(tǒng)動力分析模型，研究了齒面膠合對輪齒動態(tài)接觸特性的影響。
　?、蓐U述了齒根裂紋產(chǎn)生機(jī)理，通過齒根裂紋區(qū)域及擴(kuò)展規(guī)律分析，估算了齒根裂紋長度和擴(kuò)展角度；將齒根裂紋簡化為直線形裂紋引入基于能量法的輪齒剛度計算公式中