齿面微观形貌对齿轮动力学参数及动态特性的影响研究

摘要

随着社会科学技术的进步，传统的机械工业逐步向高、精、尖的技术方向发展。机械产业的核心零部件之一的齿轮也朝着高速、精密化的方向发展。对于精密齿轮的动力学问题，除了一些常见的时变刚度、传动误差、齿侧间隙等影响因素之外，齿面的微观形貌对其动力学问题也有重要的影响。因此本文对齿面微观形貌对齿轮动力学参数及动态特性的影响研究具有重要的意义，同时对精密齿轮的精度等级和加工方式选择也具有一定的指导意义。　　本文依托于国家自然科学基金项目“基于摩擦与润滑状态下的齿面形貌对其动力学行为影响之研究”，主要针对齿轮啮合的动力学参数（接触刚度与接触阻尼）以及动态特性问题进行研究。本文以齿轮啮合模型的简化模型——圆柱体接触模型为研究对象，在两圆柱体接触面的M-B分形接触模型的基础上，结合接触刚度与接触阻尼的计算公式，建立两圆柱体接触面的分形接触刚度模型和分形接触阻尼模型，并运用MATLAB进行仿真模拟，分析研究齿面微观形貌各分形参数对接触刚度和接触阻尼的影响规律。在此基础上，针对齿轮副的动态特性问题进一步展开研究，综合分析刚度激励、误差激励和分形齿侧间隙等非线性因素，建立齿轮副非线性动力学模型。并运用MATLAB进行仿真模拟，分析齿面微观形貌各分形参数与齿轮动态特性之间的关系规律。　　本文将齿面微观形貌和分形理论引入到齿轮动力学的研究当中，分析齿面微观形貌对齿轮动力学参数及动态特性的影响，开辟了齿轮动力学研究的新领域，是对现有齿轮动力学的有力补充，为后续齿轮产品动力学特性的研究提供一定的参考和理论基础。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的提出及来源

1．2 传统接触理论

1．2．1 经典Hertz接触理论

1．2．2 有限元理论

1．3 分形理论

1．3．1 分形理论概述

1．3．2 分形理论在接触领域的发展

1．3．3 分形理论在齿轮接触领域的应用探究

1．4 传统齿轮动力学的发展概述

1．5 研究内容及意义

1．5．1 主要研究内容

1．5．2 研究意义

第二章 齿面接触动力学参数分形模型及其分析

2．1 圆柱体接触面分形接触模型

2．1．1 粗糙表面的W-M分形模拟函数

2．1．2 接触面积分布理论

2．1．3 M-B分形接触模型

2．1．4 圆柱体接触面分形接触模型

2．2 法向接触刚度分形模型及分析

2．2．1 单个微凸体法向接触刚度

2．2．2 圆柱体接触面法向接触刚度

2．2．3 法向接触刚度分形模型的仿真和分析

2．2．4 结论

2．3 法向接触阻尼分形模型及其分析

2．3．1 圆柱体接触面法向接触阻尼模型

2．3．2 法向接触阻尼模型的仿真与分析

2．3．3 结论

2．4 本章小结

第三章 齿轮副非线性动力学模型

3．2 非线性动力学模型

3．3 齿轮啮合刚度

3．4 齿轮误差

3．4．1 齿轮啮合误差

3．4．2 齿轮传递误差

3．5 啮合阻尼

3．6 齿侧间隙

3．6．1 齿侧间隙-b的函数表达式

3．6．2 齿侧间隙-b的分形表示

3．7 本章小结

第四章 动态特性的求解与仿真分析

4．1 无量纲动态微分方程

4．2 求解方法

4．3 动态响应结果类型

4．4 时变刚度系数对动态性能的影晌

4．5 阻尼比对齿轮副动态性能的影响

4．6 齿侧间隙对动态特性影响的仿真与对比分析

4．6．1 分形间隙对动态性能影响的仿真分析

4．6．2 固定齿侧间隙下动态性能的仿真结果

4．6．3 正态分布齿侧间隙下动态性能的仿真结果

4．6．4 比较和总结

4．7 结论

4．8 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况