含摩擦人字齿轮传动动力学特性研究

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人字齿轮传动系统的承载能力强、轴向负载小、传动平稳,可被应用于航空航天等重要领域。摩擦激励普遍存在于各种机械传动系统之中,有着约占总量三分之一的一次性能源被摩擦消耗,超过半数的机械零部件失效及机械装备恶性事故与摩擦磨损息息相关。摩擦激励对机械传动系统的影响不容忽视。对人字齿轮传动引入摩擦激励因素,探讨其动力学性能,并分析对中误差和齿顶修形对含摩擦人字齿轮传动动力学特性的影响。主要研究内容:(1)无摩擦人字齿轮动力学特性分析。分析人字齿轮传动可能存在的激励类型,建立人字齿轮传动动力学模型及动力学方程组。根据测试性的计算结果反馈到建模过程,修正完善动力学方程组。对模型进行无量纲化处理,提高计算效率。降低模型的阶次减少变量数,提高计算效率及准确性。依据人字齿轮的啮合特性,提出了一种减小计算结果周期性的计算误差的时变接触线长及人字齿轮传动过程中在节线两侧的时变接触线长计算方法。以齿形参数为依据,分情况讨论人字齿轮传动总时变接触线长,计算人字齿轮传动时变啮合力。计算无摩擦的人字齿轮传动动态响应,分析无摩擦人字齿轮传动的动力学特性。(2)含摩擦人字齿轮动力学特性分析。依据节线两侧的时变接触线长计算齿间摩擦力。为无摩擦人字齿轮传动增加摩擦激励。基于龙格库塔法,计算含摩擦的人字齿轮动态响应。分析轮齿各个方向的形变响应情况及齿间啮合力,讨论摩擦激励及阻尼激励对人字齿轮动力学性能的影响,研究人字齿轮副在引入齿面摩擦力情况下的动态特性。(3)对中误差对含摩擦人字齿轮动态特性的影响分析。对人字齿轮引入对中误差的影响。建立一套对中误差影响下的时变接触线长计算模型。分析对比存在对中误差及不存在对中误差情况下的含摩擦人字齿轮动态响应。通过设置不同的对中误差分析含摩擦人字齿轮总时变啮合力受对中误差大小改变的影响。(4)齿廓修行对含摩擦人字齿轮动态特性的影响分析。对人字齿轮引入齿顶修形因素。计算不同修形量下人字齿轮传动的时变啮合刚度。分析不同修形量的人字齿轮传动动态特性并探讨齿顶修形对含摩擦人字齿轮动力学特性的影响。分析了摩擦激励、对中误差、齿顶修型对人字齿轮动力学特性的影响,对人字齿轮传动系统的设计及动力学研究具有一定的参考价值。
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