第51券第6期 Vol. 51No. 6
农业装备与车辆工程
AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING
doi; 10.3969/j.issn.16733142.2013.06.001
含间隙的变速器齿轮系统动力学响应分析
许生1，曾凡玲1,张士路2
2013年6月 June2013
(1.230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院；2.230009安徽省合肥市江准汽车股份有限公司技术中心）
[摘要】基于齿侧间腺对雷轮动力学系统的影响，综合考感时变啮合则度、综合传递误差等因素，建立了含间隙的直齿轮副单自由度非线性动力学模型，应用Runge-Kutta法对单自由度运动微分方程进行了数值求解，通过分密特性等分析，讨论了考虑间隙的齿轮系统非线性动力学响应，分析了在不同载荷时齿轮系统随间隙变化的动力学特性。分析结果表明：在重载条件下，随着间的变化，系统动力学特性未发生改变，而系统的振幅发生改变；在轻载条件下，随着间腺的变化，系统的动力学特性和振幅都发生改变。分析结果为改进变速器齿轮传动性能提供理论依据。
[关键调】齿轮；间陈；载荷；非线性动力学；分含特性
[中图分类号】U463.212
【文献标志码]A
[文章编号】16733142(2013)060001-04
Dynamic Response Analysis of Transmission Gear System with Backlash
Xu Sheng', Zeng Fanling', Zhang Shilu?
(1. School of Mechanical and Automobile Engineering, Hefei University of Technology, Hefei City, Anhui Province 230009, China;
2. Anhui Jianghuai Automobile Technical Center, Hefei City, Anhui Province 230009, China)
[Abstract] Based on the influence of the backlash to dynamics of gear system, a nonlinear singledegreeoffreedom dynamic model for a spur gear pair system with backlash is established where the timevarying meshing stiffness and the transmission er-ror are considered. The nonlinear singledegreeoffreedom equations are solved by employing RungeKutta integration method, based on bifurcation analysis, the nonlinear dynamic response of gear system with backlash is discussed, and the dynamic char-acteristics of the system are analyzed for backlash changing with different load. The results show that under heavy load condi-tions, the dynamic characteristic of the system isn' changed, while the amplitude of the system changes with backlash; under light load conditions, the dynamic characteristic and the amplitude of the system are both changed with backlash. The study re-
sults provide a theoretical basis for the further improvement of the gear transmission performance.[Key words] gear; backlash; load; nonlinear dynamics; bifurcation characteristies
0引言
齿轮传动是现代工业不可缺少的传动形式，广泛运用于机械、汽车等行业。近年来，对于齿轮传动的精度、振动和噪声等特性提出了更高的要求，国内外展开了大量关于齿轮传动系统的非线性现象研究与分析。KahramanA等建立了考虑齿侧间隙的非线性动力学模型，并考虑了由传递误差引起的内部激励的影响，比较了内部激励和外部激励对系统的差别u;TheodossiadasS采用解析法对于含有轮齿间隙和时变刚度的齿轮系统进行了研究，确定了齿轮系统的周期性稳态响应，并对其进行了数值求解，证明了前述解析解法的可靠
基金项目：国家自然科学基金(50975071)；教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET10-0358)
收稿日期：20130321修回日期：201303-28 万方数据
性和有效性;VinayakH等研究了齿轮综合误差对齿轮系统非线性动力学行为的影响。国内一些学者也就齿轮啮合过程中的时变啮合刚度、啮合阻尼和间隙等非线性影响因素为对象，对齿轮系统非线性现象进行了大量的研究4-}。
本文则以分岔与混沌作为非线性现象的分析手段，通过计算在重载与轻载条件下系统随间隙变化的分岔特性，观察其动力学特性的变化过程。同时运用时间历程曲线、相图、Poincare截面及功率谱等不同定量与分析方法对系统进行研究，以观察在不同载荷条件下间隙变化对系统动力学特性的影响。通过分析，进一步揭示间隙非线性动力学行为的机理，从而推动齿轮间隙非线性动力学理论在工程中的应用，对汽车的变速系统异响和振动给予理论上的分析。