一种在分段间隙函数下摆线锥齿轮振动特性分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103234751A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103234751103234751A(43)申请公布日2013.08.07(21)申请号201310143229.6(22)申请日2013.04.23(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人刘志峰张敬莹郭春华罗兵张志民(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人魏聿珠(51)Int.Cl.G01M13/02(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书6页说明书6页附图3页附图3页(54)发明名称一种在分段间隙函数下摆线锥齿轮振动特性分析方法(57)摘要一种在分段间隙函数下摆线锥齿轮振动特性分析方法，属于齿轮非线性振动分析领域，该方法包括：（1）将摆线锥齿轮系统简化处理成为齿轮副的扭转振动系统模型；（2）根据螺旋锥齿轮的传动特点，分别得到主、从动齿轮的扭转平衡方程；（3）将齿轮副的扭转平衡方程无量纲化，得到振动模型的无量纲化形式；（4）根据摆线锥齿轮副扭转模型的无量纲化方程式，在分段间隙的情况下研究和分析平均阻尼影响摆线锥齿轮振动特性的规律。本发明方法不仅为锥齿轮传动系统的减振降噪提供理论支持，而且为制造高精度、高承载能力的摆线锥齿轮，提升摆线锥齿轮传动系统的传动精度、寿命及可靠性提供参考。CN103234751ACN1032475ACN103234751A权利要求书1/2页1.一种在分段间隙函数下摆线锥齿轮振动特性分析方法，其特征在于：其包括如下步骤：S1、将摆线锥齿轮系统简化处理成为齿轮副的扭转振动系统模型；S2、根据螺旋锥齿轮的传动特点，分别得到主、从动齿轮的扭转平衡方程；平衡方程如下：其中，Ii(i=p,g)为主、被动齿轮的转动惯量；θi(i=p,g)为主、被动齿轮的角位移；Ti(i=p,g)为主、被动齿轮上的扭矩；C(t)齿轮副啮合阻尼；K(t)齿轮副啮合刚度；f(·)为间隙函数；S2.1引入新变量代入上面中的平衡方程中得：其中，xi(i=p,g)为主、被动齿轮轮齿动态传递误差；mi(i=p,g)为主、被动齿轮的质量；F为外载荷；S2.2引入新变量得到降阶的螺旋锥齿轮副振动平衡方程：其中，为啮合点位移；M为齿轮相对质量；S3、将齿轮副的扭转平衡方程无量纲化，得到振动模型的无量纲化形式；将刚度、阻尼和静态传递误差按傅里叶级数展开，并取前两项有：且令：最终得到振动模型的无量纲化形式为：2CN103234751A权利要求书2/2页其中，α为谐波阻尼系数；ρ为谐波刚度系数；γ为传递误差因子；ξ为阻尼因子；为相位角；ωn为固有频率；ω为激励频率，b为齿轮间隙；S4、根据摆线锥齿轮副扭转模型的无量纲化方程式，在分段间隙的情况下研究和分析平均阻尼影响摆线锥齿轮振动特性的规律。3CN103234751A说明书1/6页一种在分段间隙函数下摆线锥齿轮振动特性分析方法技术领域[0001]本发明属于齿轮非线性振动分析领域，涉及一种考虑平均阻尼的摆线锥齿轮振动特性分析方法，更具体涉及一种在分段间隙函数下考虑平均阻尼的摆线锥齿轮振动特性分析方法。背景技术[0002]摆线锥齿轮作为螺旋锥齿轮的两大齿制之一，具有传动平稳、承载能力高、硬齿面刮削技术等特点，从而特别适用于大功率和大扭矩重载传动领域，是重型高档数控机床、汽车传动系统、航空航天装备等重要领域中的核心传动部件。随着机械传动系统日益朝着高速、精密等方向发展，摆线锥齿轮作为传动系统中的关键传动部件，其振动特性对于传动系统性能的影响将会更显著。因此，研究摆线锥齿轮振动特性对于设计和制造精度、高耐久性、低噪声等高效传动部件有着重要的实用价值和学术意义。[0003]近年来，国内外许多学者以非线性振动理论为基础，以齿轮啮合过程中的时变刚度和齿侧间隙等非线性因素为核心，对齿轮系统的非线性振动进行了较广泛而深入的研究。而他们研究的主要是利用解析、数值和实验的方法，分析齿轮时变刚度、齿侧间隙、静态传递误差对齿轮系统的参数激励、冲击等动力学响应，并未涉及到由于间隙函数的分段变化，而产生的平均阻尼在不同的啮合状态下对螺旋锥齿轮啮合特性的影响。因此，考虑啮合阻尼和啮合刚度的时变性，研究平均啮合阻尼在不同啮合状态下对螺旋锥齿轮副传动过程中啮合特性的影响规律。研究分段间隙函数对摆线锥齿轮振动特性的影响，不仅为锥齿轮传动系统的减振降噪提供理论支持，而且为制造高精度、高承载能力的摆线锥齿轮，提升摆线锥齿轮传动系统的传动精度、寿命及可靠性提供参考。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种在分段间隙函数下考虑平均阻尼的摆线锥齿轮振动特性分析方法。在分段间隙的情况下研究和分析平均阻尼对摆线锥齿轮振动特性影响的规律，从而为锥齿轮