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新闻分类:行业资讯 作者:admin 发布于:2017-07-084 文字:【
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江门蓬江租赁登高车, 江门蓬江登高车 斜齿轮运动方程本文研究对象是某登高车变速器的某档位斜齿轮传动系统,斜齿轮由于螺旋角的存在,因此轮齿在啮合过程中会产生轴向的动态啮合力,相比于直齿轮传动,斜齿轮系统不仅会产生扭转振动和横向振动,还会产生轴向振动。系统具有多自由度振动特性。因此必须建立系统的弯-扭-轴振动分析模型。为简化计算,本文建立齿轮拍击动力学模型时不考虑齿面之间摩擦产生的热效应和传动轴的扭转弹性变形,并且使用支承弹簧等效替代轴和支承的弯曲变形,并将弹簧对称布置于齿轮两侧。其运动关系式的矩阵表达式为::[m]—质量矩阵,[c]—阻尼矩阵,[k]—刚度矩阵;{δ}—广义位移阵列。振动系统具有8个自由度,其广义位移矩阵可以表示如下:主、被动齿轮中心处O1和O2在x方向、y方向和z方向的平移振动位移;θi为主、被动齿轮中心点通过该中心点的转角振动位移。
弯-扭-轴耦合非线性分析模型, 本节采用集中质量参数法建立了该乘用车变速器一档单对斜齿轮传动系统的弯-扭-轴耦合动力学分析模型。假定主动轮的螺旋角是右旋方向,从动轮旋向相反,螺旋角为β,则齿轮在啮合处的沿圆周方向x方向和径向y方向振动位移和轴向z方向振动位移之间的关系可以表示如下:tanxyt, zytan主动轮中心处O1在点1的振动位移和主动轮广义位移关系如下:同理,被动轮中心点O2处振动位移与被动轮广义位移间关系如下: t—端面压力角;—斜齿轮螺旋角;Ri—主、从动轮基圆半径。在斜齿轮传动中,法向载荷Fn作用在齿面上,载荷作用方向垂直于齿面。根据斜齿轮受力特点,可以将力Fn分解为沿径向的分力(径向力)Fr和沿着周向的分力(圆周力)Ft及沿轴向的分力(轴向力)Fa。 假设已知轮齿啮合的啮合刚度Km、啮合阻尼Cm、啮合误差e,则可以根据受力分析关系式,得出啮合刚度、啮合阻尼和啮合误差在x、y、z三个方向的分量关系如下:假设不考虑齿面摩擦,在第二章对误差的研究基础上,结合静态传递误差原理,引入动态传递相对误差。作用在主、被动齿轮上的轮齿动态啮合力由弹性啮合力和粘性啮合力两部分组成。分别使用x、y、z方向的振动位移表示啮合静态传递误差的弹性变形,R1—主动轮基圆半径;R2—从动轮基圆半径;im—分别为主动轮、从动轮的质量;iI—分别为主动轮、从动轮的转动惯量;—分别为x,y,z方向的支承阻尼;ijk—分别为x,y,z方向的支承刚度;T1—齿轮副主动轮驱动力矩;T2—齿轮副从动轮阻滞力矩。齿轮在理论设计阶段时,其齿侧间隙是确定的设计值,即理想情况下齿侧间隙是不变的。然而,由于实际中存在制造和安装误差,齿侧间隙在实际的啮合传动过程中是在变化的,间隙非线性关系式表现为分段函数形式,具有强非线性。在进行齿轮计算时,计算的基准方向通常为齿轮啮合线方向。因此,本文齿轮副间隙指的是齿轮啮合线方向上的度量值,假设齿轮副齿侧间隙为2bc,则齿侧间隙f关系式如下:2bc—齿侧间隙;6x(t)—各个方向的振动位移。对于上述的间隙非线性分段描述函数。
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齿轮副啮合刚度建模计算与数值模拟,本文在计算齿轮平均啮合刚度时,采用GB/T3480-1997渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法中的计算公式。该国标中指出,直齿轮“单对齿刚度”是指一对轮齿刚度的最大值,用符号c’表示,通常用单对齿轮啮合状态下,一轮轮齿刚度值来表示。斜齿轮的单对齿刚度c’是指其法向平面刚度最大值,其啮合刚度是指端面轮齿总刚度平均值,用k表示。轮齿刚度计算方法根据GB/T3480-1997有常规算法和简化算法两种,具体算法如下:(1)常规算法:单对齿刚度:thc—单对齿刚度的理论值,N/(mm·μm);MC—理论修正系数,考虑实验对理论修正影响,一般取MC=0.8;RC—轮坯结构系数,对于实心齿轮,取值1;8BC—基本轮廓系数;其中,'thc—计算方法如下:'q—轮齿柔度最小值,mm·μm/N;其中,'q计算如下:'Zn1,Zn2—小、大齿轮当量齿数,如齿轮属内啮合,则Zn2=∞;1x、2x—小、大齿轮法向变位系数;对于“”,“-”用于外啮合齿轮,“+”用于内啮合齿轮。小齿轮和大齿轮的齿根高不一致,则轮坯结构系数BC计算方法如下:B1B2B2CCC:B1C、B2C—小、大齿轮基本轮廓系数。其计算公式如下:oBpnn[10.5(1.2/)][10.02(20)]fChm式中:fph—刀具基本齿廓齿根高;nm—法向模数;n—法向分度圆压力角。啮合刚度k计算如下:'αk(0.750.25)c :'c—单对轮齿刚度;α—斜齿轮端面重合度。(2)简化方法对于符合GB1356的钢制刚性盘状齿轮,当β≤30°,α1.2–—1.9,同时满足tAFK100N/mm时,取:单对齿刚度:c’=14N/(mm·μm);啮合刚度:k=20N/(mm·μm)。按照上述方法(1)计算单对齿刚度和啮合刚度,将表3.1参数代入上述公式(3-26)至(3-31)。计算得出:单对齿刚度c’=11.3045N/(mm·μm),齿轮啮合刚度k=18.9054N/(mm·μm)。
选取方法: (1)结果为轮齿啮合刚度。由于该档位斜齿轮重合度不是整数,可使用傅里叶变换将啮合刚度进行展开,将啮合刚度()mkt进行变换谱分析,得到时变刚度的平均刚度分量和各阶谐波成分。齿轮副啮合刚度由于参数不同,因此其各阶谱值比例也不一样。本文中取刚度值的一阶谐波分量,以简谐函数形式处理啮合刚度随时间的波动。将啮合刚度分为平均分量和交变分量两部分。km—齿轮平均啮合刚度,文中啮合刚度均值为3.214×108N/m;—啮合圆频率,且260nz,n为主动轮转速,z为主动轮齿数;ak—刚度变化幅值;—初始相位角。ak与mk的比值反映了齿轮刚度随时间变化的波动程度,刚度波动系数s定义表达式如下:amksk s值越大,说明刚度变化幅值ak越大,说明啮合刚度波动程度越激烈,当s=0时,此时刚度变化幅值为0,啮合刚度为常数值。刚度波动系数s在4%-12%范围内,比较接近真实情况。分别取刚度波动系数s为4%、10%、12%和0时,斜齿轮副啮合综合刚度模拟结果。,两相邻精度等级的级别公比等于2,计算公式如下:0.5(5)52QQff:Q—待求值的精度等级数;fi—第i级误差。查阅GB/T10095.1-2008并计算可知,齿形误差ff=12μm,基节误差pbf=10μm,由于齿形误差和基节误差都是服从正态分布的随机变量,并且两者同时出现极限情况基本不可能,因此,有效误差f计算公式如下:32pbf222fff:pbf—基节误差;ff—齿形误差。代入上述数值计算得,齿轮有效误差f=24μm。由于齿轮啮合误差具有时变周期性,研究中使用简谐函数描述轮齿啮合误差,简谐函数的周期与齿轮的啮合周期相等。
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