齿轮传动是机械设备中一种重要的传动形式,其中,渐开线直齿圆柱齿轮因其具有传递速度及功率范围广,润滑及安装维修方便,在汽车、航空、化工、轻工等领域应用极为广泛。例如,在发动机附件齿轮传动中,约有90%使用的是直齿轮传动。但是在高转速时,直齿轮传动的冲击及振动将被放大,加之轴变形、轴承游隙及箱体变形等系统因素,齿轮啮合状态将更加恶劣,引起更加剧烈的系统振动,导致发动机附件齿轮传动出现较大的噪声,同时使用寿命也大幅降低。本文拟通过有限元方法,对直齿轮的啮入啮出冲击及齿轮振动的影响因素进行较为全面的仿真分析,通过一系列的仿真计算,开展直齿轮振动影响因素的研究。这对于发动机附件高速直齿轮传动的啮合振动控制有一定价值。全文的研究得出了以下几个方面的结论:(1)齿轮啮合过程中的齿顶干涉会导致啮入冲击,造成齿轮对啮合接触力以及从动轮的转速出现波动,形成冲击峰。此外,齿轮由于制造误差引起的主、从动轮轮齿基节不一致以及啮合过程中的齿面形变会形成“综合基节偏差”,这种“综合基节偏差”会加剧齿轮啮入时刻的冲击现象。(2)高速工况下(本文分析的转速为25000r/min),齿轮的啮合振动现象将变得极为剧烈,导致齿轮啮合过程中出现脱啮现象,脱啮现象一旦出现,将引起接触力以及从动轮转速的剧烈波动。(3)齿顶修形可以有效降低高速工况下的啮入冲击效应,使齿轮对的接触力以及从动轮转速波动大幅下降。最大修形量对修形效果影响较大,通过仿真计算可以准确地得到齿轮的最优修形量。(4)齿轮对的偏载情况、齿侧间隙、中心距以及从动轮负载转矩都会对齿轮的啮合振动情况产生影响。通过调整齿轮中心距、选取合适的侧隙值、控制齿轮偏载现象及调整从动轮负载转矩可以有效改善齿轮的啮合状况,使其振动情况控制在最低水平。(5)对某齿轮传动系统进行的优化设计处理,大幅该善了齿轮箱的运行状态,使齿轮的接触力以及系统输出转速的波动大幅下降,同时箱体的受力状态也得了到优化。