考虑磨损的直齿轮啮合刚度计算与分析

基于能量法和Archard磨损模型,提出了一种考虑磨损的齿轮啮合刚度数值计算方法。根据展成法原理,建立了精确的齿廓曲线方程。利用能量法计算齿轮单齿啮合刚度,并通过分段1阶傅里叶级数拟合获得齿轮总啮合刚度。以Archard磨损模型为基础,计算得到齿面法向磨损量与啮合点处压力角的关系。计算分析了不同磨损量对齿轮啮合刚度的影响。结果表明,磨损量在齿根、齿顶处较大,在节点处的理论磨损量为0 mm,随着压力角的逐渐增加,磨损量先减小后增大;齿面非均匀磨损会降低齿轮啮合刚度,随着磨损量的逐渐增加,啮合刚度逐渐减小。该方法为考虑磨损的齿轮系统动力学建模提供了理论基础。