差準雙曲面齒輪微分動力學研究

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差準雙曲面齒輪微分動力學研究

汽車差速齒輪通常受到變化負荷速度影響，其關鍵問題是如何提高齒輪傳遞效率、細化減振系統、減輕磨損/疲勞。當綜合研究以上目標時，物理模型是必不可少的工具，因為齒輪動力學和摩擦學之間具有強烈的相互作用，該作用主要是嚙合齒輪之間摩擦產生的。摩擦是小阻尼系統功率損耗的主要來源，其會消耗發動機產生的能量，也揭示了各種傳動系統產生噪聲的根本原因，如傳動系統的嘎嘎聲、輪軸聲。結合齒輪軸橫向、軸向和扭轉的振動提出了一種多重物理量差準雙曲面齒輪模型。由于交互齒輪的齒表面幾何特性復雜，因此通過輪齒接觸分析來獲取所需的齒輪輸入數據，包括隨時間變化的不同幾何形狀齒輪間的接觸以及齒輪嚙合剛度；同時要考慮非線性支撐軸承的特性。在高速傳輸負荷條件下，結合系統動力學和接觸摩擦學分析方法，在非牛頓潤滑薄膜剪切以及熱效應和真實粗糙表面相互作用條件下，假設潤滑接觸點的軌跡是橢圓。上述特征構成了一種新的多物理量分析框架，其可以用于提取瞬態條件下差動操作時各個物理量的瞬時信息。與傳統的數值方法相比，該多物理量分析框架適用于研究整個系統的動力學特性或潤滑連接處齒輪力學特性。準雙曲面齒輪副機械系統擁有8個自由度，本文的研究對象是一輛4缸輕型載貨車的一對差動齒輪，該載貨車裝有4沖程柴油機。大部分齒輪噪聲在車輛瞬態條件下產生，例如車輛加速或減速，所以研究了車輛加速和減速兩種工況。研究結果表明，嚙合齒分離情況下振動發生的頻率在諧振頻率附近。如果系統的阻尼降低，則嚙合齒輪振動的頻率也會在諧振頻率附近，并且在諧振頻率附近系統是非線性的。另外，較高的支承軸承剛度會導致更長的嚙合齒分離和嚴重的峰值動態傳遞誤差（DTE）。通過軸承估計力矩的傳遞效率表明，共振區的模態響應具有強烈的相關性。嚙合齒輪副的摩擦和能量損失直接影響系統的動態特性和NVH的反應情況，只有通過詳細的分析才能找到它們之間的聯系。

刊名：Journal of Vibration and Acoustics（英）

刊期：2014年第8期

作者：M. Mohammadpour et al

編譯：于立嬌