[發明專利]一種漸開線直齒輪傳動系統動態特性求解方法

有效

• 申請號: 201910459640.1
• 申請日: 2019-05-30
• 公開（公告）號: CN110162909B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 張禹;王明明;唐滋陽;李帥衛
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F119/14
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種漸開線直齒輪傳動系統動態特性求解方法。本發明方法，包括：步驟S1：基于集中質量法建立漸開線直齒輪傳動系統非線性動力學模型；步驟S2：考慮時變嚙合剛度、動態傳遞誤差、摩擦、偏心、修形、間隙、重力和非線性軸承力，基于拉格朗日方程推導漸開線直齒輪傳動系統非線性動力學方程；步驟S3：基于Runger?Kutta法求解漸開線直齒輪傳動系統動態特性。本發明方法全面考慮時變嚙合剛度和動態傳遞誤差等非線性影響因素，將集中質量法、拉格朗日方程和Runger?Kutta法相結合應用于漸開線直齒輪傳動系統動態特性求解，提高了漸開線直齒輪傳動系統動態特性的求解準確性和效率，對提高齒輪傳動系統的嚙合平穩性、承載能力和降低摩擦損耗等具有重要意義。

技術領域

本發明涉及動力學技術領域，具體而言，尤其涉及一種漸開線直齒輪傳動系統動態特性求解方法。

背景技術

作為主要傳動系統，齒輪系統其傳動性能的優劣直接影響著高端裝備的性能和可靠性。齒輪系統傳動過程中往往受多因素非線性耦合的影響，因而漸開線直齒輪傳動系統非線性動力學的研究對改善高端裝備機械性能和可靠性具有重要意義。

國內外許多學者對齒輪系統的動力學特性做了很多有意義的研究，并取得了一定的成果。Fernandez等建立了含有齒廓誤差的非線性動力學模型，在此基礎上分析了齒廓誤差對傳動性能的影響。張濤等分別以齒廓誤差和齒距誤差為對象，利用傅里葉變換量化分析了不同加工公差等級下的單項制造誤差對齒輪副動態傳遞誤差、角加速度特性的影響規律。Velex等研究了齒輪系統中傳遞誤差對動態嚙合力的影響。石照耀等建立了考慮時變嚙合剛度和加工誤差因素的單雙齒交替的直齒輪動力學模型，研究了不同工況下嚙合剛度和加工誤差對振動響應的影響。Baguet和Jacquenot考慮時變嚙合剛度和齒輪側隙研究了齒輪傳動系統的動態響應。李應剛等在同時考慮時變嚙合剛度和齒側間隙因素的影響下，建立了齒輪副系統扭轉振動模型，并采用增量諧波平衡法研究了齒輪系統動態特性。胡鵬等建立了考慮靜態傳遞誤差、時變嚙合剛度和齒側間隙的惰輪系統非線性動力學模型，研究了時變剛度和載荷力矩對系統扭轉振動響應的影響。Brethee等考慮摩擦因素研究了不同摩擦系數下的齒輪系統振動特性。郜浩冬等建立了考慮間隙和摩擦的多級齒輪扭轉振動模型，研究了不同摩擦系數對系統動態響應的影響。Yu研究了齒輪偏心對動態傳遞誤差的影響。Liu等考慮動態傳遞誤差、齒側間隙和偏心影響因素，推導了齒輪系統的運動微分方程，并通過Newmark方法對其進行了求解。張濤等基于ANSYS分析了齒廓誤差和齒距誤差對直齒圓柱齒輪動力學特性的影響。Wang等基于ANSYS/LS-DYNA研究了不同間隙下偏心對動態傳遞誤差的影響。另外，一些學者通過有限元軟件二次開發，分析了摩擦和偏心因素對齒輪系統振動響應的影響。

綜上所述，雖然國內外學者在齒輪系統非線性動力學研究方面做了很多有意義的研究，但是大部分研究或者考慮影響因素不全面，或者計算效率不高，因而不能高效準確地反映齒輪系統的動態特性。

發明內容

根據上述技術問題，本發明提供了一種漸開線直齒輪傳動系統動態特性求解方法，該方法能夠高效準確地反映漸開線直齒輪傳動系統的動態特性。

本發明采用的技術手段如下：

一種漸開線直齒輪傳動系統動態特性求解方法，包括以下步驟：

步驟S1：基于集中質量法建立漸開線直齒輪傳動系統非線性動力學模型；

步驟S2：考慮時變嚙合剛度、動態傳遞誤差、摩擦、偏心、修形、間隙、重力和非線性軸承力，基于拉格朗日方程推導漸開線直齒輪傳動系統非線性動力學方程；

步驟S3：基于Runger-Kutta法求解漸開線直齒輪傳動系統動態特性。