CAD/CAE/CAPP/CAM
现代制造工程（ModemManufacturingEngineering）
2014年第2期
啮合角变化的直齿圆柱齿轮传动的动力学建模与分析
廖映华”，龚建春”，张捷”，张良栋”
（1四川理工学院，自贡643000；2攀枝花学院，攀枝花617000）
摘要：当轴承变形较大时，由轴承变形引起的嗜合角变化不可忽略。为了准确地分析齿轮系统的动态特性，以直齿圆柱齿轮传动的平移-扭转动力学模型为基础，根据齿轮啮合原理，找出啮合角与轴承变形之间的关系，并根据Lagrange方程
统动态特性分析。仿真结果表明，啮合角变化较大时，不但会使啮合变形幅值增大，也会使频率成分发生变化，为了准确分析齿轮系统的动态特性，必须考虑啮合角的变化。
关键调：轴承变形；可变啮合角；平移-扭转动力学模型；运动微分方程；动态特性分析中图分类号：TH13文献标志码：A文章编号：16713133(2014)02—0051—05
Dynamic modeling and analysis of spur gear transmission
involvingavariantpressureangle
Liao Yinghua', Gong Jianchun’,Zhang Jie',Zhang Liangdong
(1 Sichuan University of Science and Engineering,Zigong 643000,Sichuan,China;
2Panzhihua University,Panzhihua617000,Sichuan,China)
Abstract: When bearing deformations is large,the variation of the pressure angle can't be ignored, In order to accurately analyze the dynamic characteristics of gear system, firstly, study based on the spur gear transmission of translation-torsional dynamics model ,according to principles of gear connection,the relation between pressure angles and bearing deformations is obtained. Then according to Lagrange equation,differential equations of motion of spur gear transmission are constructed. Finally,the numerical solutions of the equations are obtained by a function of Matlab to solve the equation,and then the dynamic response can be ob-tained to analyze dynamic characteristics of system. Simulation results show that when the pressure angle changes greatly,ampli-tude mesh deformation will increase,and the frequency component of it also will change, So in order accurately to analyze dynamic characteristics of gear system,the variation of pressure angle must be considered.
Key words bearing deformation; variant pressure angle; translational-torsional dynamics model; differential equation of motion; dynamic characteristic analysis
0引言
齿轮传动系统是一个复杂的弹性机械系统，在工作过程中承受着各种的内、外部激励的作用，表现出复杂的动力学行为。研究齿轮系统的动力学行为，是控制系统的振动和噪声，进行齿轮系统运行状态监控和故障诊断，评价系统动态可靠性等的基础。动力学分析模型是进行齿轮系统动态特性分析的基础。因此，建立一个合理的齿轮系统动力学模型是正确分析系统动态特性的基础。
传统的齿轮系统动力学分析模型[1-3]忽略了轴承变形所造成的啮合角的变化，将啮合角视为定值。当轴承变形较小时，采用此类模型能够获得准确的系统动态响应。但是当轴承变形较大时，传统模型就不能获得准确的系统动态响应，甚至可能得到错误的结果。因此，本文以直齿圆柱齿轮传动的平移-扭转动力学模型为基础，根据齿轮啮合原理，建立啮合角与轴承变形之间的关系，得到系统的运动微分方程，并分析啮合角变化对系统动态特性的影响以及影响啮合角大小的因素。
，四川省教育厅项目（13ZA0129）；自贡市科技局项目(2013J19）；过程装备与控制工程四川省高校重点实验室基金资助项目（GKYY201105）
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