基于时变啮合力的非圆齿轮传动动态磨损研究

由非圆齿轮变速比传动特性引起的时变啮合力对轮齿传动磨损具有重要影响，以精梳机中关键核心部件的椭圆齿轮副为研究对象，应用Hertz基础理论和Archard磨损公式，建立了基于时变啮合力的齿轮磨损计算模型，采用当量齿数法对非圆齿轮的啮合刚度进行求解，分析了单个齿廓的时变啮合力和磨损量的变化规律；在此基础上，研究了阶数和偏心率对椭圆齿轮时变啮合力及磨损量的影响。结果表明，齿轮时变啮合力和齿面磨损量随着偏心率和椭圆齿轮阶数的增加呈现不同程度的增加；时变啮合力在单双齿啮合区交界处发生突变；齿廓磨损量在节圆附近接近零，在齿根和齿顶处的磨损量较大。在对非圆齿轮不同节曲线向径处的磨损量进行研究时发现，在最小节曲线向径处的齿根磨损量显著大于最大节曲线向径处。该研究结果为使用修形方法降低时变啮合力与磨损量，从而延长齿轮寿命提供了一定的理论依据。