考虑摩擦的磨损和修形齿轮啮合刚度计算

简介

时变啮合刚度是齿轮传动系统主要动态激励源之一，研究齿面偏差和齿间滑动摩擦对齿轮啮合刚度的影响，对准确获得齿轮系统动态特性具有重要意义。基于改进的能量法，提出了一个考虑齿面滑动摩擦的直齿轮啮合刚度的完整求解模型。根据加工刀具齿廓参数方程能够求得齿轮渐开线齿廓和过渡曲线的参数方程，并能体现刀具圆角半径对过渡曲线的影响。量化磨损或修形齿轮的齿面偏差并加之于齿廓参数方程，可得出该齿轮单齿对啮合刚度。通过齿形误差带来的齿间间隙和齿间加载变形量之间的协调关系，可求解出齿轮副在双齿啮合区的总刚度。分析了加工刀具圆角半径和齿间滑动摩擦力对齿轮啮合刚度的影响。研究了磨损齿轮的磨损量、修形齿轮的修形长度和外载荷大小对齿轮啮合刚度、齿间载荷分配系数以及传递误差的影响。结果表明：加工刀具圆角半径越大单齿对啮合刚度越高；摩擦力使啮入阶段齿对啮合刚度增大、啮出阶段齿对啮合刚度减小，摩擦系数越大刚度变化量越大；齿面非均匀磨损量会显著降低双齿啮合区刚度并降低重合度，轻载条件下尤为严重；修形齿轮载荷大于修形设计载荷值时，修形效果不明显，而载荷小于修形设计载荷值时，可能出现刚度不足、重合度减小和加载传动误差显著增大等问题。