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差準雙曲面齒輪微分動力學(xué)研究

汽車差速齒輪通常受到變化負荷速度影響，其關(guān)鍵問題是如何提高齒輪傳遞效率、細化減振系統(tǒng)、減輕磨損/疲勞。當(dāng)綜合研究以上目標時，物理模型是必不可少的工具，因為齒輪動力學(xué)和摩擦學(xué)之間具有強烈的相互作用，該作用主要是嚙合齒輪之間摩擦產(chǎn)生的。摩擦是小阻尼系統(tǒng)功率損耗的主要來源，其會消耗發(fā)動機產(chǎn)生的能量，也揭示了各種傳動系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的根本原因，如傳動系統(tǒng)的嘎嘎聲、輪軸聲。結(jié)合齒輪軸橫向、軸向和扭轉(zhuǎn)的振動提出了一種多重物理量差準雙曲面齒輪模型。由于交互齒輪的齒表面幾何特性復(fù)雜，因此通過輪齒接觸分析來獲取所需的齒輪輸入數(shù)據(jù)，包括隨時間變化的不同幾何形狀齒輪間的接觸以及齒輪嚙合剛度；同時要考慮非線性支撐軸承的特性。在高速傳輸負荷條件下，結(jié)合系統(tǒng)動力學(xué)和接觸摩擦學(xué)分析方法，在非牛頓潤滑薄膜剪切以及熱效應(yīng)和真實粗糙表面相互作用條件下，假設(shè)潤滑接觸點的軌跡是橢圓。上述特征構(gòu)成了一種新的多物理量分析框架，其可以用于提取瞬態(tài)條件下差動操作時各個物理量的瞬時信息。與傳統(tǒng)的數(shù)值方法相比，該多物理量分析框架適用于研究整個系統(tǒng)的動力學(xué)特性或潤滑連接處齒輪力學(xué)特性。準雙曲面齒輪副機械系統(tǒng)擁有8個自由度，本文的研究對象是一輛4缸輕型載貨車的一對差動齒輪，該載貨車裝有4沖程柴油機。大部分齒輪噪聲在車輛瞬態(tài)條件下產(chǎn)生，例如車輛加速或減速，所以研究了車輛加速和減速兩種工況。研究結(jié)果表明，嚙合齒分離情況下振動發(fā)生的頻率在諧振頻率附近。如果系統(tǒng)的阻尼降低，則嚙合齒輪振動的頻率也會在諧振頻率附近，并且在諧振頻率附近系統(tǒng)是非線性的。另外，較高的支承軸承剛度會導(dǎo)致更長的嚙合齒分離和嚴重的峰值動態(tài)傳遞誤差（DTE）。通過軸承估計力矩的傳遞效率表明，共振區(qū)的模態(tài)響應(yīng)具有強烈的相關(guān)性。嚙合齒輪副的摩擦和能量損失直接影響系統(tǒng)的動態(tài)特性和NVH的反應(yīng)情況，只有通過詳細的分析才能找到它們之間的聯(lián)系。

刊名：Journal of Vibration and Acoustics（英）

刊期：2014年第8期

作者：M. Mohammadpour et al

編譯：于立嬌