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斜齿圆柱齿轮传动系统动力学模型及动特性试验研究
第39卷第 7期 机 械 工 程 学 报 Vo1.39No.7
2003年 7月 CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING Ju1. 2003
斜齿圆柱齿轮传动系统动力学模型及
动特性试验研究
林 江 楼建勇
(浙江科技学院机电工程系 杭州 310012) (j折江工业大学)
摘要:以一个带有原动机、工作机的斜齿轮传动系统为研究对象,同时考虑了电动机转子、各联轴器 、斜齿轮副
及发电机(工作机)转子等影响因素,并且引入了齿轮啮合传动时的变形协调条件,建立了一个多质量系统的动力
学模型,研究了在各种不同条件下系统扭转振动、横向振动以及两者的耦合振动,并采用四阶 RtmgeKutta法
进行求解,得到了几个关于齿轮动力特性的影响规律,同时通过动特性试验对所建模型进行了验证。
关键词:斜齿轮 扭转振动 横向振动 动态特性
中图分类号:TH132.41
合刚度,而电动机转子的质量和转动惯量远大于齿
0 前言 轮的质量和转动惯量时,一般认为才是可以的。但
是,在实际齿轮传动装置中,由于受到众多因素的
在理论上,把齿轮视作为刚体,在完全正确的 影响,不可能完全满足上述条件,因而有必要建立
渐开线齿面传动中,齿轮传动是正确、平稳的,不 一 个多质量系统的模型,使得比较正确地反映系统
产生振动。然而,实际齿轮轮齿是弹性体,并且齿 的实际情况。Kahraman[4]比较了简单的 3自由度弯
轮在加工和安装过程中,必然会带来各种误差,这 一 扭振动模型与有限元模型计算的结果,讨论了两
都使得齿轮在实际啮合过程中产生振动,例如,在 者在无阻尼特征值方面的误差。两者在固有频率值
重合度为 2~3的齿轮传动中,有时只有两对齿啮 上的误差,是由轴的质量和转动惯量以及连续轴的
合,有时有三对齿啮合,齿的啮合对数是变化的, 动态特性引起的。Lin[Sl采用齿轮一转子系统扭转
这种变化是周期性的;三对齿啮合时,齿轮的啮合 振动模型对齿轮啮合力、动载系数及修缘参数进行
刚度相当于三只弹簧并联,要比两对齿啮合时的刚 了研究。姚文席6【】采用了轴的横向振动模型,研究
度大,从而使得轮齿的啮合刚度产生周期性的大幅 了渐开线直齿单级齿轮传动系统的振动。唐增宝
度变化。轮齿啮合刚度的变化使得轮齿的弯曲变形 等 7【】考虑了系统的扭转振动用多 自由度的扭转振动
随之变化,造成齿在进、出啮合的时候,将发生碰 模型分析了三级齿轮传动的动态特性。孙月海等8【1
撞,从而使得齿轮产生振动,其振动频率等于齿轮 考虑了齿轮的弯曲、传动轴的扭转和横向弯曲振
的啮合频率,即 动、轴承的横向振动,进行了数值计算,但无试验
=Zi?lf/60 数据。综上所述,在单对齿轮副的动力学研究较为
式中 ——齿轮的啮合频率 成熟的基础上,人们开始注重包括传动系统在 内的
zi——齿轮的齿数 齿轮副的弯曲、扭转及耦合振动的深入研究。
,l——齿轮的转速 采用一套带有原动机和工作机的齿轮传动试验
由于各种因素而导致齿轮系统的振动,将大大 装置作为研究对象,同
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