以轮毂减速器中的NGW型行星轮系为研究对象,建立考虑齿面摩擦的十自由度动力学模型,并推导了动力学方程。通过ADAMS仿真得到齿轮之间的接触力,分析了有无齿面摩擦情况下浮动结构以及输入转速、载荷、摩擦因数对行星轮系均载特性的影响。结果表明不论有无齿面摩擦,双浮动结构的均载性能优于单浮动结构和无浮动结构;系统均载系数随输入转速的增加而增加,随载荷的增加而减小,随摩擦因数的增加而小幅度变化。

针对考虑误差和齿面摩擦参数随机性的齿轮振动特性不明确的问题,综合统计法和集中质量法,数值研究误差和齿面摩擦参数的随机特性,分析轮齿误差对齿面摩擦参数的影响,建立计及误差和齿面摩擦参数随机性的直齿轮传动弯扭耦合振动模型;采用4阶龙格库塔法进行数值求解,得到齿轮传动的振动响应,探析齿轮误差和齿面摩擦参数随机性对齿轮振动特性的影响。结果表明,考虑误差和齿面摩擦随机性后,在两者的作用下齿轮动力学响应在频域与相图上表现出更为复杂的随机性,其中误差随机性对于齿轮系统动力学稳定性的干扰更强。研究结果为齿轮传动的动态设计提供理论参考。

为了更加精确地分析船用人字齿轮传动系统的非线性幅频特性,综合考虑齿面摩擦、时变啮合刚度、齿侧间隙、综合传动误差、外载激励以及中间轴段与弹性支撑等因素,采用集中质量参数法,建立了24自由度船用人字齿轮传动系统的弯-扭-轴-摆耦合非线性动力学模型,推导了系统的非线性动态微分方程。模型中采用弹流润滑理论,计算了齿面摩擦因数、摩擦力及摩擦力矩;采用Runge-Kutta数值法对微分方程进行求解,获得了齿面摩擦影响下的无量纲频率系统相图及时间历程图,分析了齿面摩擦对系统非线性频响特性的影响。结果表明,齿面摩擦抑制了人字齿轮副沿啮合线方向的振动,但不改变齿轮的啮合状态;在频率0~0.89的低频段及频率1.42~2的高频段,齿面摩擦对振动幅值的阻尼作用不可忽略,在无量纲啮合频率0.95~1.23的非稳态共振区,齿面摩擦的阻尼作用并不明显...

建立了椭圆齿轮副的弯扭耦合模型,包含齿面摩擦、时变刚度、阻尼、齿侧间隙等因素;选取不同的参数,采用4~5步长Runge-Kutta数值方法求解,分析了椭圆齿轮副的非线性动态特性。由分析可知,当转速较低时,椭圆齿轮系统处于单周期,运动稳定且有规律,转速的增大使其存在拟周期和不稳定、无规则的混沌运动交替出现的现象;摩擦因数和阻尼比的增大能使系统的运动更稳定;而时变啮合刚度系数和偏心率的增大则会使系统的运动更不稳定。

受装配工艺的影响,渐开线直齿轮副传动轴极易出现平行度误差,直接改变齿轮副时变啮合刚度变化规律,进而影响齿轮副的工作状态。为揭示平行度误差对啮合刚度的影响规律,文中采用势能法建立考虑传动轴平行度误差的齿轮副啮合刚度模型,研究平行度误差和齿面摩擦共同作用下的齿轮副啮合刚度变化规律。结果表明当传动轴出现平行度误差时,齿轮啮合传动时出现扭转变形,产生轮齿扭转刚度,导致齿轮副啮合刚度减小,且啮合刚度随着平行度误差增大而减小,而齿面摩擦直接影响直齿轮副双齿啮合区间和单齿啮合区间啮入阶段的啮合刚度,减小单齿啮合区间啮出阶段的啮合刚度。

为研究齿面微观误差对齿轮动力学特性的影响,基于分形理论对粗糙表面进行分形表征。结合时变啮合刚度、静态传递误差以及齿面摩擦等因素,建立计及粗糙齿面的齿轮非线性动力学模型,研究齿面粗糙度、齿面摩擦及工况对齿轮动力学特性的影响。结果表明:粗糙度增大时,齿轮传动系统的动态传递误差增大,振动稳定性降低,动态性能逐步恶化;齿面摩擦会使齿轮副的动态传递误差和振动位移都增大,且摩擦对垂直啮合线方向的振动特性影响更明显;粗糙度对

为研究齿面摩擦影响下的齿轮分岔特性,基于集中参数理论,考虑了齿面摩擦、时变啮合刚度及齿侧间隙等非线性因素,建立了齿轮副6自由度的弯扭耦合振动模型;采用Runge-Kutta数值方法对模型进行求解,分析了随各种参数变化时,齿面摩擦对系统分岔特性的影响。结果表明,随着转速的增加,无齿面摩擦时混沌特性表现明显,且随着齿面摩擦的增大,系统混沌区域外部的分岔会带动混沌区域内部的分岔;随着齿侧间隙的增大,无齿面摩擦时系统振幅不断增大,且随着齿面摩擦的增大,混沌状态受到抑制;随齿面摩擦的增加,混沌区域的分块趋势和抑制效果随阻尼系数增大更加显著。

由于双圆弧齿轮设计的特殊性,在以往研究双圆弧齿轮的动态特性时,经常忽略齿面摩擦对其传动的影响。通过参数化设计精确双圆弧齿轮模型,并以Adams软件为平台,结合多体动力学分析理论,在双圆弧齿轮传动动力学性能仿真过程中,通过设置齿面之间的不同摩擦因数,分析了齿面摩擦对双圆弧齿轮传动的动态性能影响,并通过双圆弧齿轮传动试验进一步验证了仿真结果,为研究双圆弧齿轮传动与齿面摩擦的相关性提供一定的参考。