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(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103198226A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103198226103198226A(43)申请公布日2013.07.10(21)申请号201310136180.1(22)申请日2013.04.18(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)发明人刘志峰罗兵郭春华张志民张敬莹(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人张慧(51)Int.Cl.G06F19/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图2页附图2页(54)发明名称一种考虑摩擦的摆线锥齿轮振动特性分析方法(57)摘要本发明公开了一种考虑摩擦的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)在摆线锥齿轮副的扭转振动系统中引入摩擦因素,由Lagrange原理分别得到主、从动齿轮的扭转振动平衡方程;(3)将齿轮副的扭转振动平衡方程无量纲化,得到振动模型的无量纲化方程式;(4)根据摆线锥齿轮副振动模型的无量纲化方程式,研究和分析摩擦因子与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。CN103198226ACN1039826ACN103198226A权利要求书1/2页1.一种考虑摩擦的摆线锥齿轮振动特性分析方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: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)在摆线锥齿轮副的扭转振动系统模型中引入摩擦因素,由Lagrange原理分别得到主、从动齿轮的扭转振动平衡方程,平衡方程如下:其中,~为量纲符号;Ii(i=p,g)为主、被动齿轮的转动惯量;λi(i=p,g)为主、被动齿轮的齿轮方向旋转半径;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;Tf,i(i=p,g)为主、被动齿轮上的摩擦力矩;C(t)为齿轮副啮合阻尼;K(t)为齿轮副啮合刚度;f(·)为间隙函数;e(t)为齿轮副静态传递误差函数;3)将齿轮副的扭转振动平衡方程无量纲化,得到扭转振动系统模型的无量纲化形式;4)根据摆线锥齿轮副扭转振动系统模型的无量纲化方程式,研究和分析摩擦因子μ与摆线锥齿轮振动特性的规律。2.根据权利要求1所述的摆线锥齿轮振动特性分析方法,其特征在于,其中,步骤3)中得到扭转振动系统模型的无量纲化形式的具体步骤为:3.1)引入新变量代入步骤2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;Ff为平均摩擦力;3.2)引入新变量将步骤3.1中的两平衡方程式相减并合并得到:其中,带入上式中得:其中,x为啮合点位移;M为齿轮相对质量;μ为摩擦因子;3.3)将刚度、阻尼和静态传递误差按傅里叶级数展开,并只考虑主谐波形式有:2CN103198226A权利要求书2/2页且令:最终得到振动模型的无量纲化形式为: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。3CN103198226A说明书1/5页一种考虑摩擦的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,涉及一种摆线锥齿轮振动特性分析方法,更具体涉及一种考虑摩擦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高精度、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。但近年来研究表明:啮合齿间摩擦也是齿轮非线性振动影响因素之一。但目前多数研究都是针对直齿圆柱齿轮的,而对摆线锥齿轮的研究较少。如何在摆线锥齿轮副动力学模型中引入摩擦因素并正确分析摩擦因素对摆线锥齿轮振动特性的影响规律,仍然具有很大的研究潜力,研究和探索新的动力学模型和分析方法,仍是该领域的重要内容之一。研究摩