行星齿轮传动系统碰撞振动特性研究

周建星,孙文磊,曹莉,温广瑞

(1.新疆大学机械工程学院,830047,乌鲁木齐;2.西安交通大学机械工程学院,710049,西安)



行星齿轮传动系统碰撞振动特性研究

周建星1,孙文磊1,曹莉1,温广瑞2

(1.新疆大学机械工程学院,830047,乌鲁木齐;2.西安交通大学机械工程学院,710049,西安)

针对行星齿轮传动系统轻载高速下存在碰撞振动的问题进行了研究,为此提出了研究方法和分析模型,即在大载荷下采用线性弹簧来模拟轮齿啮合弹性,在轻载下采用Hertz接触理论来计算齿轮副碰撞力,最终采用集中质量方法建立了行星齿轮传动系统碰撞振动分析模型。研究分析发现:在大载荷、连续增速下,行星齿轮传动系统在太阳轮与行星架扭转振动模式以及内齿圈横向振动模式所对应的固有频率位置出现了共振,并引起了较大的啮合力波动;在轻载下,齿轮副啮合状态发生了变化,出现了碰撞振动,随着负载的增加,接触力的变化呈现出强非线性特征,齿轮副脱啮时间逐渐缩短;当负载达到门槛值时,齿轮副不再脱啮;随着转速的提高,脱啮时间逐渐缩短,碰撞力波动幅值呈线性增大的趋势。该结果可为行星齿轮传动系统减振、降噪研究提供理论依据。

行星齿轮传动;Hertz接触理论;碰撞振动分析模型

行星齿轮传动具有功重比大、承载能力高、结构紧凑等特点,在各工业领域均得到了广泛应用。由于齿廓的磨损和加工误差会使轮副产生齿侧间隙,使齿轮间产生接触、脱离、再接触的重复冲击现象[1],这样在高速下齿面的碰撞更为明显,并会引起强烈的振动,从而影响装备的工作性能和使用寿命。……