关键词：
斜齿轮传动系统
周期运动特性
啮合性能
齿轮修形
摘要：
目前中国汽车工业处于蓬勃发展的阶段,其中汽车动力总成传动系统担任着重要角色,斜齿轮传动系统是汽车动力总成传动系统的关键组成部分。斜齿轮传动系统在运行过程中存在振动和冲击等问题。因此,研究斜齿轮啮合性能具有重要意义。
本文综合运用理论建模、数值分析计算和仿真验证等方法,在综合考虑了传动误差、齿侧间隙和齿廓修形的基础上对汽车动力总成斜齿轮传动系统的周期运动特性及其响应幅值展开研究,为斜齿轮传动系统设计提供理论依据。主要研究内容如下:
1.理论模型构建与关键参数计算:基于齿轮基本参数,运用集中质量法和第二类Lagrange方程,推导了汽车动力总成斜齿轮传动系统的理论模型,并计算了各齿轮副的时变啮合刚度。该动力学模型考虑了齿轮在平移和扭转两个方向上的位移和扭转振动,同时考虑时变啮合刚度、综合误差和齿侧间隙等关键因素。为后续研究传动系统周期运动特性、振动冲击奠定了基础。
2.非线性动力学方程求解与影响因素分析:考虑到振动位移和刚度在单位量纲上的巨大差异,采用Runge-Kutta法,对经过无量纲化处理的汽车动力总成斜齿轮传动系统非线性动力学方程进行求解。深入探讨了齿侧间隙、啮合阻尼比、啮合频率以及负载等因素对汽车动力总成斜齿轮传动系统周期运动特性的影响规律。结果表明,在轻负载情况下,汽车动力总成斜齿轮传动系统表现出不稳定特性;当负载逐渐增加并超过1400N·m时,系统逐渐趋于稳定。
3.斜齿轮修形与啮合性能研究:深入分析修形对啮合性能的影响,借助专业齿轮软件KISSsoft来进行斜齿轮的啮合性能分析。对斜齿轮副的传动误差、法向力、闪温、油膜厚度、功率损耗等展开分析。修形后斜齿轮的啮合性能显著提升,其中齿廓齿向鼓修形方式在综合性能方面表现最佳,其他两种方法次之,可根据不同工况要求进行选择。
4.三维动力学仿真分析与验证:基于ADAMS建立考虑齿廓、齿向修形的传动系统动力学模型,在考虑了修形后的齿廓线影响下,研究偏心误差、负载和转速对动态啮合力的影响、修形对于主动轮、从动轮振动加速度的影响。结果表明,轮齿修形从多个维度全面提升了齿轮的传动质量和啮合性能,系统更加稳定,波动范围变小。仿真结果与数值分析结果保持一致,理论和仿真相互验证,为相关机械系统实现高效、稳定运行提供了有力保障。
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