差準(zhǔn)雙曲面齒輪微分動(dòng)力學(xué)研究

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差準(zhǔn)雙曲面齒輪微分動(dòng)力學(xué)研究

汽車(chē)差速齒輪通常受到變化負(fù)荷速度影響，其關(guān)鍵問(wèn)題是如何提高齒輪傳遞效率、細(xì)化減振系統(tǒng)、減輕磨損/疲勞。當(dāng)綜合研究以上目標(biāo)時(shí)，物理模型是必不可少的工具，因?yàn)辇X輪動(dòng)力學(xué)和摩擦學(xué)之間具有強(qiáng)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(lái)源，其會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量，也揭示了各種傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的根本原因，如傳動(dòng)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(dòng)提出了一種多重物理量差準(zhǔn)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(guò)輪齒接觸分析來(lái)獲取所需的齒輪輸入數(shù)據(jù)，包括隨時(shí)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(shí)要考慮非線性支撐軸承的特性。在高速傳輸負(fù)荷條件下，結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和接觸摩擦學(xué)分析方法，在非牛頓潤(rùn)滑薄膜剪切以及熱效應(yīng)和真實(shí)粗糙表面相互作用條件下，假設(shè)潤(rùn)滑接觸點(diǎn)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(dòng)操作時(shí)各個(gè)物理量的瞬時(shí)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(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性或潤(rùn)滑連接處齒輪力學(xué)特性。準(zhǔn)雙曲面齒輪副機(jī)械系統(tǒng)擁有8個(gè)自由度，本文的研究對(duì)象是一輛4缸輕型載貨車(chē)的一對(duì)差動(dòng)齒輪，該載貨車(chē)裝有4沖程柴油機(jī)。大部分齒輪噪聲在車(chē)輛瞬態(tài)條件下產(chǎn)生，例如車(chē)輛加速或減速，所以研究了車(chē)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(dòng)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(dòng)的頻率也會(huì)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(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)的嚙合齒分離和嚴(yán)重的峰值動(dòng)態(tài)傳遞誤差（DTE）。通過(guò)軸承估計(jì)力矩的傳遞效率表明，共振區(qū)的模態(tài)響應(yīng)具有強(qiáng)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(dòng)態(tài)特性和NVH的反應(yīng)情況，只有通過(guò)詳細(xì)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