时变啮合刚度与齿侧间隙是齿轮传动系统的主要内部激励源,决定了齿轮系统动力学的基本特点和性质。啮合刚度的时变性影响齿轮系统的稳定性、引起系统的参数共振,齿侧间隙则引起系统强烈的非线特性。考虑时变啮合刚度、齿侧间隙等激励源,建立了齿轮系统非线性动力学模型,从模型参数设置合理性的新角度阐述时变啮合刚度、齿侧间隙对系统动态特性的影响。结果表明在低速工运行况下,过度简化时变啮合刚度会扼杀由单双齿交替啮合而产生的振动冲击响应;此时齿轮处于单侧啮合状态,在建模时可以不考虑齿侧间隙的影响,以达到简化模型、提高求解效率的目的。而在较高速运行状态下,齿轮处于单边冲击或双边冲击状态,齿侧间隙引起系统强烈的非线性特性,建模时必须考虑齿侧间隙。

介绍了直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、锥齿轮传动等间隙的消除(或减小)方法,并介绍了有关方法的特点。

内啮合齿轮泵是一种采用内啮合齿轮副传动的高效、低噪、有较高自吸性能的齿轮泵,广泛用于各类液压传动系统,特别是在传递某些粘性大、腐蚀性强的特殊流体领域具有不可替代性。针对一副具有渐开线齿廓直齿内啮合齿轮泵,推导了齿轮副的参数化瞬时流量公式,根据传递齿廓间是否存在齿侧间隙,由传动工作原理,分析其啮合过程,得到包含有重合度系数的理论精确排量的计算公式。以实例计算比较了排量公式随重合度系数的变化,结果表明具有齿侧间隙的排量更大。理论排量的精确计算对于设计制造精确流量的内啮合齿轮泵及侧板卸荷槽的设计具有极为重要的参考价值。

以直齿轮副为研究对象,建立了包含时变啮合刚度、综合误差、齿侧间隙和输入转矩等因素的6自由度弯扭耦合非线性振动模型。结合分岔图和庞加莱映射图,研究了齿侧间隙、输入转矩以及二者耦合作用和主、从动轮轴承支撑刚度对系统振动特性的影响。研究表明,输入转矩一定时,随着齿侧间隙不断增大,系统通过分岔和激变从单周期响应过渡到混沌;齿侧间隙一定时,随着输入转矩不断增大,系统通过倒分岔和激变从混沌过渡到单周期响应;当输入转矩较大时,齿侧间隙对系统响应影响很小;支撑刚度较大系统响应稳定,并且从动轮轴承支撑刚度对系统振动特性影响较大。

为分析抽油机减速器的振动特性，建立了齿轮轴系的有限元模型，仿真分析了齿侧间隙和静态传递误差对轴系振动特性的影响。研究结果表明齿侧间隙和静态传递误差对齿轮轴系振动影响较大。