现如今,汽车NVH性能越来越受到消费者的重视。汽车变速箱和发动机的振动响应作为汽车NVH最主要的激励源,已经成为了各大主机厂以及科研机构研究课题。齿轮传动是手动变速箱中最主要的传动方式,因此齿轮传动系统的动力学振动响应直接影响了手动变速箱甚至整车的NVH性能。变速箱及齿轮的生产及装配过程中,会产生很多种的误差,几何偏心误差就是这些误差中的一个。几何偏心误差作为内部激励,不仅会产生凸轮效应和质量偏心效应,还会对齿轮啮合时变刚度产生影响。已经有一部分研究人员研究了齿轮系统在几何偏心误差下的动力学模型。但是大多数研究人员都将关注点放在了几何偏心齿轮的动力学模型建立上,却忽略了齿轮几何偏心误差对时变刚度的影响。本文则将几何偏心误差的重点放在了刚度的计算模型上,建立了考虑几何偏心误差的齿轮啮合刚度计算模型,将该模型求解出的偏心齿轮啮合刚度代入到含有几何偏心误差的齿轮动力学模型中并进行求解。论文取得的研究成果主要包括:1.本文提出了考虑齿轮几何偏心误差的齿轮啮合刚度计算模型。该模型由四个模块组成,分别为:齿轮绕几何圆心的转角计算模块、啮合起始角和啮合终止角的计算模块、齿轮啮合区间判断模块、以及主被动齿轮啮合力与轮齿对称轴线夹角的计算模块。利用这四个模块,我们快速计算出起较为精准的考虑几何偏心误差的齿轮啮合时变刚度。与标准齿轮啮合刚度相比,考虑齿轮几何偏心的齿轮啮合刚度分别存在着频率调制和幅值调制两种调制方式。2.本文建立了含齿轮几何偏心误差的齿轮系统动力学模型,在该模型中考虑几何偏心误差引起的凸轮效应和质量偏心效应。此外,本文还分别建立了是否考虑耦合项的动力学模型,并使用Runge-Kutta方法和Newmark-b方法分别对是否考虑耦合项的动力学模型进行求解。求解结果表明,耦合项对于频谱中频率峰值出现的位置并没有太大的影响,而且忽略耦合项的动力学模型可以利用收敛性更强的Newmark-b方法进行求解。进过测试,利用Newmark-b方法时,选取步长为105s-时就可以得到相对精确模型结果,平均每步的求解时间为8.0 105s-′。3.将考虑几何偏心误差的齿轮啮合刚度代入到几何偏心齿轮动力学模型中,可以求解处含有几何偏心误差的齿轮系统动力学振动响应。本文对该动力学振动响应的频谱进行分析,得出了含几何偏心误差的齿轮系统动力学振动响应的频谱特征:首先,偏心齿轮系统的动力学响应的频谱中会出现以啮合频率为中心,以转频为频宽的边频,此外低频处也会出现很明显的转频峰值。其次,由于代入的时变刚度不仅存在幅值调制,还存在频率调制,因此几何偏心齿轮系统的动力学响应的频谱会出现以啮合频率为中心,以大于2的整数倍的转频为频宽的边频,该现象是以往几何偏心齿轮系统的研究中很少提及的。4.利用中国汽车技术研究中心的NVH五电机实验平台,我们对汽车变速箱进行NVH性能测试实验,利用阶次的方法分析变速箱在加速过程中的动态振动情况,发现测试结果存在以啮合频率为中心,两侧分布有多个边频的现象,定性的验证了几何偏心齿轮动力学响应的幅值调制和频率调制的特点。