啮合刚度及啮合阻尼对齿轮振动影响的研究.docx

2010年3月

第38卷第5期

机床与液压

MACHINETOOLHYDRAULCS

Mar.2010Vol.38No.5

DOI:10.3969/jissn.1001-3881.2010.05.010

啮合刚度及啮合阻尼对齿轮振动影响的研究

曾作钦，赵学智

(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)

摘要：采用集中质量法建立了齿轮传动系统的动力学模型，并通过解析法对模型进行求解，研究齿轮传动系统的啮合刚度和啮合阻尼对齿轮传动时产生的振动影响。结果表明，提高啮合刚度、增大啮合阻尼都能有效地降低齿轮传动时产生的振动和噪声。为齿轮传动系统实现减振降噪提出了可行的优化措施。

关键词：齿轮振动；啮合刚度；啮合阻尼

中图分类号：TB53;TH113文献标识码：A文章编号：1001-3881(2010)5-032-3

StudyabouttheEffectofMeshingStiffnessandMeshingDampingonGearVibrationZENGZuoqin,ZHAOXuezhi

(SchoolofMechanicalAutomotiveEngineering,SouthChinaUniversity

ofTechnology,GuangzhouGuangdong510640,China)

Abstract:Dynamicmodelofgeartransmissionsystemwasestablishedbyconcentratedmassmethod,andthemodelwassolvedbyanalyticmethodTheeffectofmeshingstifiessandmeshingdampingongearvibationingeartansmisionsystemwasstudiedTheresultsshowthatthevibrationandnoisepoblemsingeartransmissioncanbeeffectivelyreducedbyinpiovingmeshingstiffiess,increasingmeshingdampingSomeoptinizedsolutionswereprovidedforreducingthevibationandnoisepnblemsingeartansmnissionsystem.

Keywords:Gearvibration;MeshingstiffinessMeshingdamping

齿轮是传递运动和动力的一种常用机构，在机械设备中占有重要地位。随着现代化机械设备的不断大型化、复杂化，齿轮传动时产生的振动和噪声问题越来越突出。在齿轮工作时，都伴随有振动产生，而在发生故障时，通常会引起振动的异常增大，所以对引起齿轮传动产生振动和噪声的因素进行研究具有重要意义I2-5]。作者采用集中质量法建立一对相互啮合的齿轮的动力学模型，研究了齿轮传动时啮合刚度和啮合阻尼对齿轮振动产生的影响，由此分析结果，提出了可行的优化措施[6,这对工程上实现齿轮传动的减振降噪具有较大的参考价值。

1齿轮传动系统振动模型

1.1振动模型方程的建立

图1齿轮传动系统的线性动力学模型

就整个齿轮传动系统而言，具有明显的质量集中

特点，因此，可将一对啮合齿轮简化成一单自由度系统模型，对其进行动态研究和动力学分析2。作者采用集中质量法来建立齿轮传动系统的动力学模型，认为系统由只有弹性而无惯性的轮齿弹簧和只有惯性没有弹性的齿轮本体质量块组成。以啮合轮齿在啮合线上的相对位移作为广义自由度，将一对互相啮合的齿轮简化成单自由度模型，如图1所示。

建模时进行以下假设：

(1)齿轮系统轴的扭转刚度远小于轮齿的弯曲刚度，进而可以认为两齿轮的中心是固定的，其运动只有扭转运动而没有横向的运动；

(2)不考虑齿轮传动时由支承轴承所产生的摩擦的影响和由齿轮误差、轮齿缺陷等因素产生的啮合误差的影响；

(3)啮合的两齿轮均为渐开线直齿圆柱齿轮，齿轮之间的啮合力始终作用在啮合线方向上，两齿轮简化为由阻尼和弹簧相连接的圆柱体；

(4)为了更好地进行针对性研究，只考虑齿轮

传动时两对轮齿啮合时的情况。

根据以上假设，可以建立齿轮传动系统的动力学模型如下：

?0=T?-iGm(θ?-?θ?)-k(