考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性研究

针对目前双渐开线齿轮(DIG)研究过程中齿廓磨损对双渐开线齿轮动态特性的影响问题,对考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性进行了研究。首先,进行了双渐开线齿轮接触线长度与齿面载荷计算,考虑相对滑移距离,建立了等效接触模型;然后,进行了双渐开线齿轮齿面累积磨损量、齿轮齿面累积磨损深度的计算,建立了双渐开线齿轮啮合刚度计算模型,进行了磨损故障的双渐开线齿轮刚度的计算;最后,以一对双渐开线齿轮为研究对象,采用集中质量法建立了6自由度动力学模型,研究了齿面磨损对双渐开线齿轮动力学特性的影响。研究结果表明：在运行1×10⁴次载荷循环后,混合弹流润滑状态下,双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮(CIG)在节线附近齿根位置的最大累计磨损量差值为0.002 07μm,且双渐开线齿轮节线靠近齿顶位置的磨损小于普通渐开线齿轮的磨损;双渐开线齿轮系统在磨损后振动加速度幅值小于普通渐开线斜齿轮的幅值。通过对不同磨损情况下的时域响应进行研究,发现磨损导致双渐开线齿轮传动系统的振动幅值增大。     

基于最小势能原理的双渐开线齿轮载荷分布研究

双渐开线齿轮接触线上的载荷非均匀分布,使得载荷计算困难。采用现有的方法或过于简化导致精度不足,或过于复杂使得计算量大、耗时长,并不适用于双渐开线齿轮载荷分布研究。为此,将双渐开线齿轮接触线等分为若干段,建立了双渐开线齿轮载荷分布模型,综合有限元法对轮齿载荷分布进行了研究。首先,根据双渐开线齿轮的啮合特点,求解了时变接触线,将每一啮合时刻下的齿轮接触线“分段”;然后,基于最小势能原理,建立了双渐开线齿轮的载荷分布模型,综合有限元法对齿轮轮齿载荷分布进行了研究;最后,对双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮的载荷分布进行了对比分析,并研究了输入扭矩、齿宽对双渐开线齿轮轮齿载荷分布的影响。研究结果表明：载荷分布模型与有限元仿真结果之间的误差在10%之内,载荷分布模型合理可靠;双渐开线齿轮沿接触线方向载荷分布不均匀,节线附近载荷值最大;同参数、同工况下的双渐开线齿轮载荷波动幅度小于普通渐开线齿轮;输入扭矩增加,双渐开线齿轮节线附近载荷分布发生突变;齿宽增加,双渐开线齿轮沿接触线载荷分布不均匀程度增加。