基于齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学研究

摘要

人字齿行星齿轮传动具有传动效率高、结构紧凑、承载能力大及轴承轴向负载低等优点，因此被广泛应用于船舶、汽车、航空等领域。由于结构及工况参数复杂，人字齿行星齿轮传动系统内部激励形式多样，其振动及噪声问题较为严重。若再考虑啮合过程中齿面摩擦力的影响，则系统动力学特性会愈加难以预测。基于此，本文开展基于齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学研究，主要包括人字齿轮传动齿面摩擦激励分析、含齿面摩擦的人字齿轮副动力学研究、人字齿行星齿轮传动系统动力学建模及含齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学特性研究。
　　在人字齿轮传动摩擦激励分析中，基于人字齿轮的啮合特性分析了时变接触线的特性，对比了不同摩擦系数计算模型的差异，研究表明，基于弹流润滑理论(EHL)得到的摩擦系数更接近实际情况；采用数值积分的方法研究了轮齿动态啮合力、齿面摩擦力及摩擦力矩。
　　在含齿面摩擦的人字齿轮副动力学研究中，建立了考虑齿面摩擦、时变啮合刚度、齿侧间隙和误差的空间弯-扭-轴耦合的人字齿轮副动力学模型，分析了齿面摩擦对人字齿轮副周期振动的影响；同时，对比了有无考虑齿面摩擦两种情况下人字齿轮副的位移分岔图并通过最大lyapunov指数研究了齿面摩擦对人字齿轮副混沌分叉特性的影响。
　　在人字齿行星齿轮传动系统动力学建模中，建立了人字齿行星齿轮传动系统空间三维弯-扭-轴耦合的动力学模型；分析了各啮合副间的弹性变形协调条件；推导了传动系统中各子结构的动力学微分方程；分析了系统时变啮合刚度及误差激励形式；对系统动力学微分方程进行整理和化简，并对其进行量纲一化和消除刚体位移处理。
　　在含齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学特性研究中，通过对比有无考虑齿面摩擦两种情况下系统周期振动响应，研究齿面摩擦对系统稳态周期响应的影响；分析了齿面摩擦对系统分岔及混沌特性的影响；分析了两端斜齿轮错位对传动系统周期振动的影响。

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注释表

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2行星齿轮传动系统动力学模型的研究现状

1.3动力学微分方程求解方法的研究现状

1.4含齿面摩擦的齿轮传动系统动力学研究现状

1.5本文研究内容

第二章 人字齿轮传动齿面摩擦激励分析

2.1引言

2.2人字齿轮啮合过程及时变接触线分析

2.3摩擦系数计算模型

2.4人字齿轮副齿面摩擦力及摩擦力矩计算方法

2.5本章小结

第三章 含齿面摩擦的人字齿轮副动力学研究

3.1引言

3.2人字齿轮副动力学建模及求解

3.3齿面摩擦对人字齿轮副动态特性的影响

3.4齿面摩擦对人字齿轮副非线性振动特性的影响

3.5两端斜齿轮错位对人字齿轮副动态特性的影响

3.6本章小结

第四章 基于齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学建模研究

4.1引言

4.2基本假设及坐标系的选定

4.3弹性变形协调条件

4.4人字齿行星齿轮传动系统激励分析

4.5弹性动力学模型

4.6动力学微分方程的整理

4.7本章小结

第五章 基于齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统动力学特性研究

5.1引言

5.2动力学微分方程的求解

5.3含齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统周期振动特性研究

5.4含齿面摩擦的人字齿行星齿轮传动系统混沌及分叉特性研究

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文的主要工作

6.2工作展望

参考文献

致谢

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