齿轮箱耦合系统三维接触非线性动态特性仿真.pdf

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1、第35卷第1期东北大学学报(自然科学版)Vo1．35，No．12014年1月JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Jan．2014doi：10．3969／j．issn．1005—3026．2014．O1．019齿轮箱耦合系统三维接触非线性动态特性仿真梁明轩，袁惠群，李岩，于印鑫(1．东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819；2．东北大学理学院，辽宁沈阳110819)摘要：针对现有齿轮传动系统动力学模型和研究方法的不足，提出了基于完全弹性体的齿轮传动

2、系统动态分析方法．以某型船用齿轮箱传动系统为研究对象，基于显式动力学有限元法，考虑部件之间的耦合作用建立了箱体一轴承一斜齿轮副三维动态接触非线性模型．对整体齿轮箱传动系统进行了动态仿真，得到了关键部件的动力学特性，并与非耦合模型动态性能仿真结果进行比较．结果表明：滚动体与齿面应力呈不均匀分布，部件间的耦合作用加剧了齿轮箱的冲击效应．最后采用赫兹线接触理论进行了验证．关键词：耦合系统；显式动力学；非线性接触力；动应力中图分类号：TH113．1文献标志码：A文章编号：1005—3026(2014)01—0079—05

3、Simulationon3-DContactNonlinearDynamicCharacteristicinGearboxCouplingSystemLIANGMing．xuan，YUANHui．qun，LIYah，YUYin．xin(1．SchoolofMechanicalEngineering&Automation，NortheasternUniversity，Shenyang110819，China；2．SchoolofSciences，NortheasternUniversity，Shenyang1108

4、19，China．Correspondingauthor：YUANHui—qun，E-mail：yuan_hq@163．com)Abstract：Consideringthedrawbacksofexistingdynamicsmodelandanalysismethodofgeartransmissionsystem。thedynamicanalysismethodbasedonperfectlyelasticbodywaspresented．Acertaintypeofmarinegearboxwastake

5、nasthereserchobject．Basedonexplicitdynamicfiniteelementmethod．the3。Ddynamiccontactnonlinearmodelofhousing—bearing．hehcalgearpairsystemwasestablishedbyconsideringthecouplingeffectbetweencomponents．Thedynamicscharacteristicsonthekeycomponentswereobtainedbydynam

6、icallysimulatingthesystem。tI1encomparedwithuncoupledmode1．Itisshownthatthestressdistributionsbothonrollingelementsandteethsurfaceareunevenandthecouplingamongthepartsaggravatestheimpacteffectinthegearbox．FinallytheresultsareverifiedbyHertzianlinecontacttheory．

7、Keywords：couplingsystem；explicitdynamic；nonlinearcontactforce；dynamicstress近年来，国内外学者基于非线性理论对齿轮轴以及齿轮之间的耦合作用，并且把滚动轴承简变刚度与齿侧间隙等非线性动力学问题进行了大化为绝对刚性支撑，或者用经验公式计算轴承平量研究]．一方面采用集中参数法建立齿轮系均刚度来进行分析，忽略了滚动轴承的变刚度特统数学模型，通过微分方程组求解系统的非线性性_4一．文献[4]基于隐式算法采用线弹性轴承响应；另一方面利用有限元／接触力学

8、模型分析具刚度模型对弧齿锥齿轮进行了接触分析(TCA)，有时变刚度和齿侧间隙的齿轮系统动态响应及齿但是隐式算法不能有效地体现齿轮啮合过程中的轮接触与载荷分布等问题．非线性冲击一接触特性；文献[5]考虑轴承变形对于复杂的非线性动力学系统仅用数学模型引起的啮合角和重合度的变化，研究了其对行星分析是不够完善的，然而目前基于有限元的齿轮齿轮系统动态响应的影响；文献[6]将轴承简化