斜齿轮啮合过程中的理想齿面为渐开螺旋面,但在实际的服役过程中,由于齿轮受载、热变形以及支承变形等因素的影响,实际齿面与理想齿面存在一定的偏差,通常采用齿面修形的方法来减小由于位置偏差引起的齿面偏载及振动。现有的修形方式往往采用考虑载荷大小的公式法计算修形量,虽然能在一定程度上提高传动性能,但仍存在设计精度不高的问题。提出一种基于齿轮时变啮合过程的拓扑修形齿面设计方法,以此来提高齿轮副传动的啮合性能。首先,通过沿斜齿轮接触迹线划分齿面的方式对石川公式进行改进,建立斜齿轮副齿面时变刚度模型;然后,根据齿轮副的实际啮合过程建立6自由度动力学方程;最后,根据动力学方程计算的齿面综合变形量设计补偿齿面拓扑修形量,并进行了动力学仿真。通过与采用传统公式法设计的修形齿轮进行仿真对比,验证了提出方

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。

基于集中质量法建立了同轴面齿轮传动系统弯扭耦合动力学模型,研究了输入齿轮浮动量计算方法,修正了系统动力学方程,定义了系统动态均载系数计算方法,通过算例,开展了输入齿轮浮动量对系统均载性能的影响分析。结果表明,输入齿轮浮动量的变化影响系统动态均载性能;两输入齿轮均浮动时,系统动态均载性能最好;某一输入齿轮单独浮动时,系统动态均载性能最差。在同轴面齿轮试验台上开展均载试验研究,验证了某一支撑结构下两输入齿轮均浮动时均载性能的可靠性。

为研究双渐开线齿轮传动摩擦学与动力学之间的耦合作用,根据齿轮动力学、载荷分担及弹流润滑理论,建立双渐开线齿轮传动摩擦动力学模型,研究混合弹流润滑特性与动力学之间的耦合作用。将动力学模型求解的动载荷应用于混合弹流润滑模型,求解摩擦因数等参数;将摩擦因数重新代入动力学模型,研究双渐开线齿轮动力学行为。结果表明,考虑摩擦学与动力学耦合作用对齿轮动力学行为影响较显著;低转速时,动载荷作用下摩擦因数及油膜厚度分布与稳态载荷作用时近似,转速增大时,摩擦因数及油膜厚度分布波动明显。

为探究线接触下齿轮传动系统与弹性流体动力润滑的耦合特性,研究采用广义有限元法建立两级齿轮传动系统,通过有限元法求啮合刚度,考虑齿轮润滑状态下的油膜刚度效应,综合叠加齿轮油膜刚度与啮合刚度,使用Newmark积分法对动力学方程进行求解,分析了耦合润滑后不同工况下齿轮啮合位置处的动力学特性和润滑特性。结果表明:齿轮综合刚度会随转速的增加而减小,随负载增加而增大;转速相比于负载对于油膜厚度影响较大,且考虑了轴的柔性后,传动系统在共振转速区内振幅变化显著,会对油膜厚度和系统振动产生一定影响,耦合油膜后在高速共振区内齿面动载荷变化明显。

为研究齿侧间隙这类非线性因素对直齿面齿轮传动系统的动态特性影响，建立了直齿面齿轮传动系统的动力学模型，并用定步长四阶龙格一库塔数值积分方法对系统的动力学微分方程进行求解。分析工作获得了对应不同激励频率力的面齿轮传动系统的简谐振动响应、非简谐单周期响应、多周期次谐振动响应以及混沌响应，利用时间历程、相平面、Poincare映射以及Fourier频谱对各类响应进行了比较和分析，发现随着激励频率的变化，系统经倍周期分岔进入混沌，说明直齿面齿轮传动因齿侧间隙的存在而呈现出丰富的强非线性动力学特征。

为研究人字齿星型轮系各路功率分流载荷分配机理,提高齿轮箱承载能力,采用节点有限元法建立柔性销轴式齿轮涡扇发动机人字齿星型轮系动力学模型.研究当量啮合误差下星型轮系动态均载性能,分析误差激励、销轴结构、工况参数对系统均载特性的影响.结果表明：齿轮偏心误差使中心齿轮振动轨迹偏离原点,是造成不均载的主要原因;系统均载系数随误差增加呈线性增加,且制造误差的影响大于安装误差;柔性销可以明显改善系统均载性能,在4种星轮柔性销轴中Montestruc改进的柔性销均载性能最佳;系统的均载系数随输入转速增加呈增大趋势,共振会导致系统的均载性能急剧下降;均载性能随系统承载功率增大而变好,且功率变小,柔性销对系统的均载性能改善的优势更加明显.

为了研究实际重合度对啮合刚度及齿轮动态响应的影响,使用三维建模软件SolidWorks建立齿轮啮合装配模型,将模型导入有限元软件ANSYS Workbench的瞬态动力学模块中,用准静态的方法求出了不同工况下的啮合刚度,分析了实际重合度对啮合刚度的影响。接着使用MATLAB在两组工况下,分别对实际重合度与理论重合度的齿轮副动力学模型进行数值仿真,发现两者的动态响应有所区别,表明在进行齿轮动力学分析时,应根据具体的工况确定实际重合度,使分析更加精确。q

为了建立表面形貌特征参数对齿轮动力学性能的影响规律,开展不同润滑条件下的齿轮表面分形维数测定及效率和振动特性试验。选择3组同等齿面精度等级的齿轮箱,在相同的载荷和运转时间等工况下,对油润滑、脂润滑和干摩擦的齿面进行表面轮廓测量,通过结构函数法获得相应的分形维数。结果显示,油润滑的分形维数最大,且试验前后的分形维数变化最小,表明齿面磨损较低、从而能够获得较为稳定的动力学性能。通过效率和振动特性试验也发现,油润滑的传动效率最高、振幅最小,与分形维数的测量分析结论一致。本研究能够为后续进行齿面的微观形貌设计提供理论基础和应用前提。