基于时变啮合刚度的齿轮非线性动力学的研究

• 作 者: 张奎晓
• 机 构: 东北大学
• 出 处: 东北大学
• 发表日期: 2013年01期
• 关键词: 齿轮时变啮合刚度 有限元法 齿轮动力学 非线性

动力伺服刀架作为加工中心的核心部件,研究分析其齿轮传动系统的动力学特性,对数控机床的加工精度和加工效率的提高有重要意义。由于啮合刚度的时变性,使得其成为啮合过程中的主要激励形式之一,因此在对齿轮动力学分析时,考虑时变啮合刚度是非常必要的。首先,本文以渐开线直齿为对象,基于精确建模理论,通过材料力学方法进行齿轮刚度的计算。采用了最大变形量法来确定基点N,使齿轮变形量的计算结果更加精确。将计算得到齿轮时变啮合刚度与机械学会、ISO标准对比,结果非常吻合。其次,用APDL语言进行齿轮参数化建模,计算齿轮的变形量。不同的约束方法得到的齿轮变形量意义不同。利用有限元法得到的单齿变形量与理论方法得到结果非常接近。最后,考虑时变啮合刚度与齿面摩擦,齿侧间隙等因素建立了齿轮扭转振动模型。采用理论计算方法计算时变啮合刚度,易于程序化,能够很好的与动力学计算相结合。编写了MATLAB计算程序,使用Newmark-P数值解法来进行求解后,对计算结果进行分析。研究齿面摩擦以及转速对齿轮动态性能的影响,同时对齿轮动态传递误差进行灵敏度分析。