【摘 要】
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人字齿轮系统重合度高、轴向力小、承载能力强、传动平稳,是海洋船舶领域、高速轨道交通领域和高速航空航天领域中的重要传动装置。时变啮合刚度是齿轮系统主要的激励,和系统振动和噪声的产生有关。齿顶修形、磨损和裂纹会对人字齿轮的时变啮合刚度与动态性能产生影响。因此,时变啮合刚度的研究是分析人字齿轮动力学特性的基础,对识别齿轮系统失效有重要的意义。本文基于势能法,计算含磨损和裂纹的齿顶修形斜齿轮啮合刚度,分析
【基金项目】
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高功密航空齿轮传动齿面磨损与接触疲劳协同致损机理及计算方法研究（国家自然科学基金:52075153）; 高载荷下人字齿轮传动点接触混合润滑机理与粘着磨损计算方法研究（国家自然科学基金:51675168）; 高功重比航空螺旋锥齿轮抗点蚀设计方法与试验研究（湖南省自然科学基金:2019JJ40020）; 高性能微型伺服器设计制造关键技术（ 2020WK2032,湖南省重点研发计划项目）
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人字齿轮系统重合度高、轴向力小、承载能力强、传动平稳,是海洋船舶领域、高速轨道交通领域和高速航空航天领域中的重要传动装置。时变啮合刚度是齿轮系统主要的激励,和系统振动和噪声的产生有关。齿顶修形、磨损和裂纹会对人字齿轮的时变啮合刚度与动态性能产生影响。因此,时变啮合刚度的研究是分析人字齿轮动力学特性的基础,对识别齿轮系统失效有重要的意义。本文基于势能法,计算含磨损和裂纹的齿顶修形斜齿轮啮合刚度,分析修形、磨损和裂纹对人字齿轮系统动力学特性的影响。主要研究内容有:（1）标准人字齿轮啮合刚度与动力学模型。利用势能法计算标准斜齿轮时变啮合刚度,并将计算结果和有限元法进行对比,验证势能法的正确性。基于齿轮弹性动力学,建立人字齿轮-转子-轴承动力学分析模型,结合标准斜齿轮啮合刚度,分析人字齿轮动力学系统的动态响应。（2）修形人字齿轮啮合刚度与分析。基于势能法、薄片法和变形协调原理计算含齿顶修形的斜齿轮时变啮合刚度,并将计算结果和有限元法进行对比。结合人字齿轮-转子-轴承动力学分析模型和含齿顶修形的斜齿轮啮合刚度,分析修形参数对斜齿轮时变啮合刚度和人字齿轮系统动态响应的影响。（3）含磨损的修形人字齿轮啮合刚度与分析。计算斜齿轮的齿面磨损量,分析齿顶修形对磨损量的影响。将齿面磨损量看作齿廓误差,采用势能法、薄片法和变形协调原理,计算含磨损的齿顶修形斜齿轮啮合刚度。结合人字齿轮-转子-轴承系统动力学分析模型和含磨损的齿顶修形斜齿轮啮合刚度,分析齿面磨损对斜齿轮时变啮合刚度和人字齿轮动力学系统动态响应的影响。（4）含磨损和裂纹的修形人字齿轮啮合刚度与分析。计算含裂纹和磨损的齿顶修形斜齿轮的啮合刚度,分析裂纹对齿轮磨损和斜齿轮时变啮合刚度的影响。结合人字齿轮-转子-轴承系统动力学分析模型,分析裂纹参数对人字齿轮动力学系统动态响应的影响。
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