差准双曲面齿轮微分动力学研究



差准双曲面齿轮微分动力学研究

汽车差速齿轮通常受到变化负荷速度影响，其关键问题是如何提高齿轮传递效率、细化减振系统、减轻磨损/疲劳。当综合研究以上目标时，物理模型是必不可少的工具，因为齿轮动力学和摩擦学之间具有强烈的相互作用，该作用主要是啮合齿轮之间摩擦产生的。摩擦是小阻尼系统功率损耗的主要来源，其会消耗发动机产生的能量，也揭示了各种传动系统产生噪声的根本原因，如传动系统的嘎嘎声、轮轴声。结合齿轮轴横向、轴向和扭转的振动提出了一种多重物理量差准双曲面齿轮模型。由于交互齿轮的齿表面几何特性复杂，因此通过轮齿接触分析来获取所需的齿轮输入数据，包括随时间变化的不同几何形状齿轮间的接触以及齿轮啮合刚度；同时要考虑非线性支撑轴承的特性。在高速传输负荷条件下，结合系统动力学和接触摩擦学分析方法，在非牛顿润滑薄膜剪切以及热效应和真实粗糙表面相互作用条件下，假设润滑接触点的轨迹是椭圆。上述特征构成了一种新的多物理量分析框架，其可以用于提取瞬态条件下差动操作时各个物理量的瞬时信息。与传统的数值方法相比，该多物理量分析框架适用于研究整个系统的动力学特性或润滑连接处齿轮力学特性。准双曲面齿轮副机械系统拥有8个自由度，本文的研究对象是一辆4缸轻型载货车的一对差动齿轮，该载货车装有4冲程柴油机。大部分齿轮噪声在车辆瞬态条件下产生，例如车辆加速或减速，所以研究了车辆加速和减速两种工况。研究结果表明，啮合齿分离情况下振动发生的频率在谐振频率附近。如果系统的阻尼降低，则啮合齿轮振动的频率也会在谐振频率附近，并且在谐振频率附近系统是非线性的。另外，较高的支承轴承刚度会导致更长的啮合齿分离和严重的峰值动态传递误差（DTE）。通过轴承估计力矩的传递效率表明，共振区的模态响应具有强烈的相关性。啮合齿轮副的摩擦和能量损失直接影响系统的动态特性和NVH的反应情况，只有通过详细的分析才能找到它们之间的联系。

刊名：Journal of Vibration and Acoustics（英）

刊期：2014年第8期

作者：M. Mohammadpour et al

编译：于立娇