基于弹流摩擦副刚度的齿轮修形研究

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对用于高铁、舰船、直升机、兆瓦级风力发电机等场合的高速大功率传动装置齿轮,以及汽车等对舒适性要求较高的传动装置中的齿轮,修形已成为齿轮设计过程中必不可少的组成部分。恰当的齿轮修形不仅可以极大地减少甚至避免齿轮啮合过程中的动载荷、振动噪声,而且可以极大地提高传动精度并提高齿轮强度。用于高铁、舰船、直升机、兆瓦级风力发电机、汽车等的高端齿轮,一般都工作在弹流润滑状态,齿轮的弹流润滑与修形有密切的相互影响和作用,然而迄今为止,关于齿轮修形和修形齿轮的弹流润滑分析都是分别进行的,在齿轮修形时没有考虑过润滑的影响。本文首次建立了齿轮修形与弹流润滑的关系,提出用齿轮弹流摩擦副啮合刚度取代传统齿轮啮合刚度计算最大修形量进行齿轮修形的新方法。论文主要做了以下工作:(1)基于弹流润滑理论,将弹流油膜简化为线性化的弹簧阻尼,建立了线接触弹流摩擦副的摩擦学—动力学耦合模型,运用数值方法求得了齿面弹流摩擦副刚度。(2)采用ISO齿轮啮合刚度定义计算齿轮弹流摩擦副啮合刚度,并基于齿轮弹流摩擦副啮合刚度计算最大修形量进行齿轮修形。(3)通过Creo分别建立了标准齿轮、ISO方法修形齿轮、基于弹流摩擦副刚度修形的齿轮啮合模型,运用Adams和Romax对三种齿轮副的动态啮合力、角加速度和传动误差进行了仿真和比较。结果表明:计入弹流润滑影响后,齿轮刚度明显降低,导致齿轮最大修形量增大,且基于弹流摩擦副刚度的修形效果好于ISO方法的修形效果、齿轮动力学性能和传动性能明显改善。(4)研究比较了基于弹流摩擦副刚度修形的齿轮与基于ISO方法修形的齿轮的弹流润滑情况,结果表明:基于弹流摩擦副刚度进行齿轮修形,可以进一步改善齿轮润滑状况。
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