考虑齿面接触温度的齿轮系统非线性动力学建模及分析.pdf

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1、第51卷第11期机械工程学报V01．51NO．112015年6月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGJun．20l5DoI：1O．3901／JME．2015．11．071考虑齿面接触温度的齿轮系统非线性动力学建模及分析水苟向锋，2祁常君2陈代林2(1．天津工业大学机械工程学院天津3003872．兰卅I交通大学机电工程学院兰州730070)摘要：为研究齿轮啮合过程中齿面接触温度对系统动力学的影响，基于Block闪温理论，计算主、从动轮的齿面闪温，推导齿面接触温度随时问变化的表达式，计算由齿面接触温度变化导致的齿廓形变；通过Hertz

2、接触理论，推导随齿面接触温度变化的啮合刚度的表达式。建立综合考虑齿面接触温度、时变啮合刚度、齿面摩擦、齿侧间隙、综合啮合误差等因素的单级直齿圆柱齿轮系统非线性动力学模型。对该模型进行研究，分析摩擦因数、载荷对齿面闪温的影响及系统的动力学特性。计算结果显示，齿面闪温在齿根和齿顶啮合时达到最大，而在节点附近接近于零。这表明所提出的齿面闪温计算方法能在一定程度上反映齿轮啮合时的温度变化和滑动情况，该方法在计算齿面温度变化时其基本规律是正确的。对比考虑齿面接触温度与否的分岔图发现，齿面接触温度对系统动力学行为有明显的影响。关键词：齿轮：齿面接触温度；建模；非线性

3、动力学中图分类号：TH132；O322NonlinearDynamicModellingandAnalysisofGearSystemwithToothContactTemperatureGOUXiangfeng·QIChangjunCHENDailin(1．SchoolofMechanicalEngineering，TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387；2．SchoolofMechanicalEngineering，LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070)Abstr

4、act：Inordertoexaminetheinfluenceofthetoothcontacttemperatureinthemeshingsurfaceonthedynamicsinthegearsystem，theflashtemperatureintoothsurNceofdrivinggearanddrivengeariscalculatedbasedonBlock’Sflashtemperaturetheory．Themathematicalexpressionofthetoothcontacttemperaturechangedwitht

5、imeinthetoothsurfaceiSderivedandthetoothprofiledeformationcausedbythechangeofcontacttemperatureinthetoothsurfaceiScomputed．TheexpressionofthemeshstifnesswhichiSmodifiedbvthecontacttemperatureinthetoothsurfaceiSderivedbasedonHertzcontacttheory．Anonlineardynamicmodelofasingle．stage

6、spurgearsystemisestablishedwhenthenonlinearfactorssuchasthetoothcontacttemperature，thetime．varyingstiffness，thetoothsurfacefriction，thebacklashandthetransmissionerorareconsidered．Thedynamicsofthesystemareanalyzed．Theinfluenceofcoeficientoffrictionandloadontheflashtemperatureofthe

7、toothsurfaceisanalyzed，too．ThecalculatedresultsshowthatthemaximumoftheflashtemperatureinthetoothsurfaceaDpearswhenthegearmeshesatteethtopandteethrootanditreachestozeronearthepitchpoint．Itindicatesthatthecalculatedmethodoftheflashtemperatureofthegeartoothsurfaceiscorrectanditcanre

8、flecttherulesforthechangeofgearmeshingte