轴承误差与弹性变形对斜齿轮传动精度的影响分析

董惠敏，步 鹏

(大连理工大学机械工程学院, 辽宁 大连 116024)

斜齿轮传动因其具有传动效率高、结构紧凑等特点，被广泛应用在各种传动场合。一个完整的齿轮传动系统由齿轮、轴、轴承等零部件组成，这些零部件在应用中不可避免地会存在制造误差和弹性变形，通过在动静联结面之间的相互传递，最终反映在齿轮轴的六自由度误差运动上，导致齿轮轴出现浮动效应，因而这些制造误差和弹性变形对传动误差的影响是不可忽视的[1]。现有对齿轮传动精度的研究，多分析齿轮本身参数[2]或者齿轮误差因素对传动精度的影响，如齿轮安装误差[3- 4]、齿轮制造误差[5-6]、齿轮弹性变形[7]等，有些学者[8- 9]考虑了轴承的弹性变形，但未考虑轴承滚道误差对传动精度的影响，因而难以较真实地等效出斜齿轮传动系统的真实运动状态。对于误差条件下的齿轮弹性变形的计算，大多采用有限元法[10]或者有限元法与解析法相结合的方法[11]，存在计算效率低且建模过程复杂的不足。

本文建立了可综合考虑轴承误差和弹性变形的斜齿轮传动的精度分析模型，从而将斜齿轮在轴系运动误差下的复杂空间接触问题转化为一系列截面内的直齿轮平面接触问题。

1 斜齿轮传动系统精度分析模型

1.1 模型描述

以图1所示的斜齿轮传动系统为例，根据其结构特点，建立如图2所示的斜齿轮传动系统等效模型。模型将轴承滚道径向和轴向的圆度误差分别等效映射到一个刚性的盘状凸轮的轮廓面和端面上，凸轮与齿轮轴的连接点为凸轮的几何中心，一根轴上两凸轮的距离为实际轴承支撑几何中心的距离，即轴承支撑段中心截面的距离。……