高速重载人字齿轮传动非线性动力学分析

作     者：莫帅 曾彦钧 王震 张伟 Mo Shuai;Zeng Yanjun;Wang Zhen;Zhang Wei

作者机构：广西大学特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004 广西大学机械工程学院南宁530004 直升机传动技术国防科技重点实验室南京210016 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2023年第55卷第10期

页      面：2381-2392页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52265004) 直升机传动技术国防科技重点实验室基金(HTL-0-21G07) 广西科技重大专项(2023AA19005)资助项目 

主　　题：非线性动力学 时变啮合刚度 混沌与分岔 人字齿轮 

摘      要：人字齿轮承载能力强,重合度大,可靠性高,多于高速、重载工况下使用.探究高速重载人字齿轮传动系统非线性动力学特性,可为其设计提供参考.首先,计算齿轮副时变啮合刚度;引入齿侧间隙、间隙非线性函数和综合传动误差,计算时变啮合力;引入轴承游隙,计算轴承受力.随后,建立高速重载人字齿轮传动系统非线性动力学方程,使用4阶Runge-Kutta法对方程求解.最后,探究不同因素对系统动态响应影响.保持系统其他参数不变,分别改变输入转矩、啮合阻尼、齿侧间隙、啮合刚度及激励频率,绘制系统时间−位移图像、时间−速度图像、空间相图、空间频谱图及分岔图,观察系统非线性动力学响应变化趋势,判别系统运动状态.结果表明:在一定范围内,系统稳定性与啮合阻尼、啮合刚度呈正相关关系,与齿侧间隙、输入转矩呈负相关关系;逐渐增大外部激励频率时,系统运动从单周期运动逐渐变为混沌运动,随后又回归单周期运动.为保证系统平稳运行,应合理选取外部激励频率.