【摘 要】
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齿轮凭借其传动精度高,稳定性好等特点被机器人,汽车等行业广泛采用。随着这些行业的发展,齿轮的性能也亟需提高,比如增加承载能力,减小传动噪声。大重合度直齿圆柱齿轮就是满足这类需求的齿轮。大重合度直齿圆柱齿轮一般指重合度大于2的直齿圆柱齿轮。因为重合度大,其传动更稳定,承载更高且噪声更小,相较于普通重合度齿轮有优势明显。但是大重合度直齿圆柱齿轮仍然会发生齿面磨损,由于参与啮合的轮齿更多,其动力学响应受
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齿轮凭借其传动精度高,稳定性好等特点被机器人,汽车等行业广泛采用。随着这些行业的发展,齿轮的性能也亟需提高,比如增加承载能力,减小传动噪声。大重合度直齿圆柱齿轮就是满足这类需求的齿轮。大重合度直齿圆柱齿轮一般指重合度大于2的直齿圆柱齿轮。因为重合度大,其传动更稳定,承载更高且噪声更小,相较于普通重合度齿轮有优势明显。但是大重合度直齿圆柱齿轮仍然会发生齿面磨损,由于参与啮合的轮齿更多,其动力学响应受齿面磨损的影响也更大。因此,研究齿面磨损对大重合度直齿圆柱齿轮动力学的影响有重要意义。本文以大重合度直齿圆柱齿轮为研究对象,基于Archard磨损模型,计算齿轮的齿面磨损;基于势能法,求取考虑齿面磨损的综合啮合刚度;结合齿轮动力学模型,研究不同工况下齿面磨损对齿轮动力学的影响。具体工作如下:(1)分析了不同变位系数选择方法的优劣,给出了相关的使用建议;基于封闭图法理论,推导封闭图的计算公式及其求解方法,并绘制了特定参数下的封闭图;基于展成法原理,推导一般性的齿廓方程,建立了精确的齿轮齿廓方程。(2)分析Archard磨损模型的理论基础,引入考虑重合度的磨损计算模型,计算齿轮齿面磨损,同时研究了齿轮参数对齿面磨损的影响;建立考虑磨损的综合啮合刚度计算模型,研究了磨损对综合啮合刚度的影响。结果表明:齿面磨损沿着齿廓做非均匀分布;齿数,模数和变位系数对齿面磨损有明显影响;长期磨损对综合啮合刚度的影响更明显,且磨损对三齿啮合区域综合啮合刚度影响更大。(3)推导齿轮传动系统的数学模型及其无量纲形式,给出方程的解法和分析方法,同时借助时变啮合刚度,将齿面磨损考虑进齿轮动力学中;研究了工况参数对齿轮传动系统动力学的影响;研究了齿面磨损在不同工况下对传动系统动力学的影响。结果表明:速度或载荷不同时,系统的动力学响应有明显差异;轻载高速及重载低速时,磨损对动力学的影响最小。
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