【摘 要】
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齿轮连杆机构是汽车后雨刮传动组件的关键组成部分,其主要作用是实现运动转换和刮擦角度的放大,其力学行为和工作性能直接影响了汽车后雨刮器的整体性能。一旦齿轮连杆组件齿轮设计不合理或者装配过程存在较大误差产生较大侧隙时,会导致后雨刮器运动状态不平稳,甚至产生运动卡滞、振动和噪音,最终可能导致后雨刮器寿命降低。本文以汽车后雨刮器传动组件为研究对象,对系统的动态特性和减振方法进行数值模拟研究,并通过实验验证
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齿轮连杆机构是汽车后雨刮传动组件的关键组成部分,其主要作用是实现运动转换和刮擦角度的放大,其力学行为和工作性能直接影响了汽车后雨刮器的整体性能。一旦齿轮连杆组件齿轮设计不合理或者装配过程存在较大误差产生较大侧隙时,会导致后雨刮器运动状态不平稳,甚至产生运动卡滞、振动和噪音,最终可能导致后雨刮器寿命降低。本文以汽车后雨刮器传动组件为研究对象,对系统的动态特性和减振方法进行数值模拟研究,并通过实验验证了仿真结果,然后对汽车后雨刮器传动组件的零部件原有设计尺寸公差根据加工生产的难易程度进行了优化分配。本文主要工作内容如下:（1）建立了考虑齿轮间隙、外部动态激励、啮合刚度等影响因素的齿轮连杆机构系统非线性动力学模型。针对在外部动态激励作用下的齿轮间隙、激励幅值对连杆齿轮系统动力学特性的影响,运用MATLAB/SIMULINK仿真软件进行数值仿真,仿真结果表明:随着齿侧间隙不断增大,系统由2周期响应过渡到4周期响应,系统动载荷幅值先减小后增大,机构系统也趋于不平稳状态;随着输入转矩不断增大,系统由2周期响应逐渐过渡到混沌,系统动载荷幅值增大,当输入转矩过大时,机构系统变为混沌状态。因此,控制齿侧间隙、外部动态激励在一定范围内,能有效控制齿轮系统的非线性振动响应。（2）综合分析汽车后雨刮器动态啮合特性,建立了齿轮连杆机构有限元分析模型,基于瞬态动力学分析,研究了齿轮连杆机构的连杆长度对机构系统的瞬态接触特性的影响。从接触应力趋势图,可以得出,随着连杆长度增大,齿轮接触应力也是先减小后增大;瞬态动力学仿真得出的趋势与非线性仿真的趋势是一致的,进而互相验证了仿真的准确性。（3）搭建了齿轮连杆机构综合性能测试实验台,根据仿真计算的结果和公差分配原则选取了不同齿轮侧隙、小齿轮变位系数的各7组试验件在测试实验台上进行了运行振动测试,振动测试所得到的实验结果表明:控制齿侧间隙、小齿轮变位系数、外部动态激励在一定范围内能有效地控制齿轮系统的非线性振动响应,从而使汽车后雨刮器平稳运行,该结论与理论仿真分析和公差分配原则所得结果一致。（4）根据最大实体包容原则,在考虑零件加工误差的情况下对小齿轮变位系数2x进行公差优化分配,从之前在[0.36,0.4],重新参数分配后2x∈[0.368,0.384],然后对分配好的公差结果进行实验验证,实验结果与理论分配结果趋势一致,相互验证准确性。
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