斜齿轮修形与摩擦激励耦合动力学建模及噪声分析

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1、斜齿轮修形与摩擦激励耦合动力学建模及噪声分析重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：马虎森指导教师：邵毅敏教授兼职导师：赵俊渝高工学位类别：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二O一五年五月DynamicsModelingandNoiseAnalysisforHelicalGearsCoupledModificationandFrictionExcitationAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByMaHusenS

2、upervisedbyProf.YiminShaoPluralisticSupervisedbySenior.Eng.JunyuZhaoSpecialty：ME(MechanicalEngineeringField)CollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要齿轮传动系统是最重要且应用最广泛的机械传动装置，设计高效、低噪声、高性能的齿轮传动是齿轮研究的重要目标，因其动态啮合激励引起齿轮振动噪声的大小是评价其动态特性的一项重要指标，也是当前齿轮传动系统研究的热点课题。

3、斜齿轮齿形复杂，由于其接触齿对变化、受载变形、制造加工和装配误差等原因而产生动态啮合激励，通过齿轮修形可在一定程度上减小各因素对动态激励及齿轮振动噪声的影响。且研究表明摩擦激励也是引起齿轮振动噪声主要原因之一，其动力学响应与齿轮振动噪声等有着密切影响。斜齿轮修形后刚度激励和摩擦激励都发生改变，这对于斜齿轮系统动力学响应和振动噪声有什么样的影响尚未深入研究。因此，进行斜齿轮修形与摩擦激励的耦合动力学建模及振动噪声分析，对低振动、低噪声齿轮传动产品开发具有重要的理论和工程实用价值。本文以斜齿轮系统为研究对象，通过斜齿轮齿廓修形和齿向修形、摩擦激励和啮合刚度激励的分析和研究，建立斜齿轮系

4、统修形与摩擦激励的耦合动力学模型，进行斜齿轮系统内部动态激励、斜齿轮系统动态响应和振动噪声的研究。论文主要研究工作如下：①采用Romax软件确定了斜齿轮齿廓线性修形、齿廓抛物线修形以及齿向修鼓的最佳修形量，计算了各修形方法修形后的斜齿轮系统的静态传递误差，获得了斜齿轮系统峰峰值最小的静态传递误差。②假设载荷沿接触线长度方向均匀分布，基于考虑时变啮合力的时变接触线、时变摩擦力和时变摩擦力的计算方法，计算了斜齿轮系统时变接触线、时变摩擦力和时变摩擦力矩，并获得了不同螺旋角和不同接触齿宽对斜齿轮系统时变接触线、时变摩擦力和时变摩擦力矩的影响规律；基于齿廓端面单位接触线长度的斜齿轮啮合刚度

5、计算方法，计算得到斜齿轮修形前和修形后的啮合刚度。③考虑斜齿轮修形对刚度激励和摩擦激励的影响，采用集中质量法，建立斜齿轮系统修形与摩擦激励的耦合动力学模型，利用龙格-库塔法求解计算了斜齿轮系统动态响应结果；获得了有摩擦和无摩擦激励、修形前和修形后、修形后不同摩擦系数对斜齿轮系统动态响应特征的影响。④建立了声学边界元模型，基于斜齿轮修形与摩擦激励耦合动力学响应分析得到的动态啮合力，仿真计算了斜齿轮系统振动噪声声压值，并获得了斜齿轮修形前和修形后及修形后不同摩擦系数对斜齿轮系统振动噪声的影响。关键词：斜齿轮，修形，摩擦激励，振动噪声I英文摘要ABSTRACTGeartransmissi

6、onsystemisoneofthemostimportantandthemostwidelyusedmechanicaltransmission,andthedesignofhighefficiency,lownoiseandhighperformancegearistheimportanttargetofgearresearch.Thegearvibrationnoisecausedbythedynamicmeshingexcitationisanimportantindexforthedynamiccharacteristicsforgears,alsothehottopic

7、sintheresearchofgeartransmissionsystem.However,helicalgeariscomplicatedstructurehascomplextoothshape,duetoreasonssuchashelicalgearmanufacturingerror,assemblingerror,throughthetoothmodificationcanreducestheeffectofmanufacturingandassembl