时变啮合刚度是齿轮副的周期性内部激励,是齿轮传动系统振动和噪声问题的主要来源.针对齿廓修形的直齿轮啮合刚度计算问题,从能量等效思想出发,结合悬臂梁模型,考虑接触对间的非线性接触,提出了一种改进的非线性接触齿廓修形直齿轮啮合刚度解析模型.首先,在已有文献的基础上,将轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁,三维的齿轮副传动模型转换为二维的平面齿廓,进行了接触分析,考虑齿对间的非线性接触,通过能量法构建了齿廓修形直齿轮单齿啮合刚度半解析模型;然后,补充了变形协调与力平衡方程,导出了齿廓修形直齿轮副综合啮合刚度模型;最后,将采用该方法所得结果与有限元计算结果进行了对比,完成了对该计算方法的验证,并分析了不同摩擦系数与齿轮参数对齿轮啮合刚度的影响规律.研究结果表明:相较于传统的有限元计算结果,采用该解析模型得到的计算误差在3％以内,计算速度提高150倍,在精度损失较小的情况下,能够实现对非线性接触齿廓修形圆柱齿轮啮合刚度的快速求解.

齿轮传动系统;振动和噪声;单齿啮合刚度模型;时变啮合刚度计算模型;摩擦系数;能量等效;悬臂梁模型

福建船政交通职业学院通用航空产业学院,福建福州350007;浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310023;博世电动工具(中国)有限公司,浙江杭州310000

[1]王显彬;孙阳;王军龙-.一种改进的非线性接触齿廓修形直齿轮啮合刚度分析方法)[J].机电工程,2022(12):1670-1677

单齿啮合刚度模型,时变啮合刚度计算模型

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