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一种改进的非线性接触齿廓修形直齿轮啮合刚度分析方法

作者：王显彬,孙阳,王军龙. 日期：2023-02-15/span> 浏览：461 查看PDF文档

一种改进的非线性接触齿廓修形直齿轮

啮合刚度分析方法*

王显彬1,孙阳2,王军龙3

(1.福建船政交通职业学院通用航空产业学院,福建福州 350007;2.浙江工业大学机械工程学院,

浙江杭州 310023;3.博世电动工具(中国)有限公司,浙江杭州 310000)

摘要:时变啮合刚度是齿轮副的周期性内部激励,是齿轮传动系统振动和噪声问题的主要来源。针对齿廓修形的直齿轮啮合刚度计算问题,从能量等效思想出发,结合悬臂梁模型,考虑接触对间的非线性接触,提出了一种改进的非线性接触齿廓修形直齿轮啮合刚度解析模型。首先,在已有文献的基础上,将轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁,三维的齿轮副传动模型转换为二维的平面齿廓,进行了接触分析,考虑齿对间的非线性接触,通过能量法构建了齿廓修形直齿轮单齿啮合刚度半解析模型;然后,补充了变形协调与力平衡方程,导出了齿廓修形直齿轮副综合啮合刚度模型;最后,将采用该方法所得结果与有限元计算结果进行了对比,完成了对该计算方法的验证,并分析了不同摩擦系数与齿轮参数对齿轮啮合刚度的影响规律。研究结果表明:相较于传统的有限元计算结果,采用该解析模型得到的计算误差在3%以内,计算速度提高150倍,在精度损失较小的情况下,能够实现对非线性接触齿廓修形圆柱齿轮啮合刚度的快速求解。

关键词:齿轮传动系统;振动和噪声;单齿啮合刚度模型;时变啮合刚度计算模型;摩擦系数;能量等效;悬臂梁模型

中图分类号:TH132.41文献标识码:A文章编号:1001-4551(2022)12-1670-08

本文引用格式:

王显彬,孙阳,王军龙.一种改进的非线性接触齿廓修形直齿轮啮合刚度分析方法［J］.机电工程,2022,39(12):1670-1677.

WANG Xian-bin, SUN Yang, WANG Jun-long. An improved method for analyzing meshing stiffness of nonlinear contact spur gear with tooth profile modification［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2022,39(12):1670-1677.