關(guān)于齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)激勵(lì)環(huán)節(jié)的分析

摘 要：為了滿足機(jī)械工程的發(fā)展需要，我們要針對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)展開優(yōu)化，實(shí)行其動(dòng)態(tài)激勵(lì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化。通過對(duì)動(dòng)態(tài)激勵(lì)類型及其性質(zhì)環(huán)節(jié)的分析，促進(jìn)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，文章就齒輪嚙合過程中動(dòng)態(tài)激勵(lì)特征展開分析，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)激勵(lì)性質(zhì)及其類型的深化。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)激勵(lì)；管理應(yīng)用；研究深化

1 關(guān)于齒輪系統(tǒng)動(dòng)力環(huán)節(jié)的分析

1.1 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，齒輪系統(tǒng)不斷得到優(yōu)化，關(guān)于齒輪動(dòng)載荷的研究有一段悠久的歷史。經(jīng)歷了幾個(gè)時(shí)期的發(fā)展，關(guān)于齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的系統(tǒng)研究工作逐漸得到深化。比如輪齒的動(dòng)荷載模式的應(yīng)用，該環(huán)節(jié)的開展，需要經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)分析得出。隨著齒輪系統(tǒng)理論體系的健全，嚙合沖擊理論體系逐漸得到健全，這促進(jìn)了齒輪動(dòng)態(tài)激勵(lì)環(huán)節(jié)及其動(dòng)態(tài)響應(yīng)環(huán)節(jié)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對(duì)齒輪系統(tǒng)的有效轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了單自由度系統(tǒng)的有效應(yīng)用。在此過程中，實(shí)現(xiàn)單自由度系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，來優(yōu)化齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模式。隨著彈簧質(zhì)量模型的應(yīng)用，輪齒動(dòng)載荷計(jì)算模式不斷得到深化，促進(jìn)了齒輪動(dòng)力學(xué)研究方式的深化。隨著時(shí)間的推移，齒輪動(dòng)力學(xué)模型不斷出現(xiàn)，一系列的研究理論、實(shí)驗(yàn)開始出現(xiàn)。目前為止，關(guān)于齒輪動(dòng)力學(xué)的模型是許多的，比如各個(gè)組成元件的非線性、激勵(lì)效應(yīng)及其時(shí)變嚙合剛度等。

在日常工作中，由于齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，我們要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝置的優(yōu)化，促進(jìn)載荷工況環(huán)節(jié)的優(yōu)化。針對(duì)其實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，進(jìn)行外部激勵(lì)的引入，比如在負(fù)載環(huán)節(jié)及其原動(dòng)機(jī)的應(yīng)用環(huán)節(jié)。在此過程中，內(nèi)部激勵(lì)模式的應(yīng)用也是必須的，這有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)嚙入嚙出沖擊環(huán)節(jié)、齒輪傳遞誤差環(huán)節(jié)的控制。在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)激勵(lì)過程中，其具備一定的區(qū)別性，其內(nèi)部激勵(lì)模式和普通的機(jī)械系統(tǒng)存在著差異。影響其輪齒動(dòng)態(tài)嚙合力的因素是比較多的，比如嚙合環(huán)節(jié)中的齒輪及其輪齒的誤差、彈性變形的差異、嚙合位置的變化等等，都影響了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)也會(huì)因?yàn)槭艿竭@種內(nèi)部的動(dòng)態(tài)激勵(lì)而產(chǎn)生振動(dòng)。齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部激勵(lì)包括時(shí)變剛度激勵(lì)、時(shí)變誤差激勵(lì)和嚙合沖擊激勵(lì)三種形式。在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中，往往將載荷作用下時(shí)變的剛度激勵(lì)和時(shí)變的誤差激勵(lì)歸為位移型的激勵(lì)，這是一種參數(shù)激勵(lì)。而將嚙入嚙出沖擊激勵(lì)視為沖擊力型激勵(lì)，作為間隙非線性振動(dòng)來研究。

1.2 通過對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化，滿足實(shí)際工作的外部激勵(lì)的需要，實(shí)現(xiàn)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的健全，以有效協(xié)調(diào)傳動(dòng)環(huán)節(jié)和輪齒嚙合環(huán)節(jié)。針對(duì)其外部激勵(lì)的相關(guān)因素，促進(jìn)齒輪旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的平衡性，滿足系統(tǒng)負(fù)載環(huán)節(jié)的需要，保證原動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。零部件的激勵(lì)特性的應(yīng)用，也有利于外部激勵(lì)模式的運(yùn)行。比如離合器的非線性、滾動(dòng)軸承的時(shí)變剛度性。由于其質(zhì)量不平衡而導(dǎo)致的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)不協(xié)調(diào)運(yùn)行的現(xiàn)象是比較普遍的，比如動(dòng)力耦合現(xiàn)象。一般來說，齒輪的嚙合重合度大多不是整數(shù)，嚙合過程中同時(shí)參與嚙合的齒對(duì)數(shù)隨時(shí)間周期變化，此外，由于輪齒的彈性，隨著輪齒嚙合位置的變化，嚙合過程中輪齒對(duì)應(yīng)的剛度也隨之變化。這些因素都使得輪齒的嚙合綜合剛度是隨時(shí)間周期性變化的。這樣，彈性的嚙合輪齒就相當(dāng)于沿嚙合線方向的時(shí)變彈簧，相應(yīng)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的輪齒嚙合力。這種因嚙合綜合剛度的時(shí)變性產(chǎn)生動(dòng)態(tài)嚙合力并對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)激勵(lì)的現(xiàn)象，就是剛度激勵(lì)。

1.3 齒輪嚙合模式的應(yīng)用，離不開其內(nèi)部環(huán)節(jié)的優(yōu)化，比如時(shí)變剛度激勵(lì)的運(yùn)行，它是一種重要的激勵(lì)形式，針對(duì)這一環(huán)節(jié)的優(yōu)化，將有利于提升齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。從性質(zhì)上來說，剛度激勵(lì)的影響，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生變化。根據(jù)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的相關(guān)屬性，要進(jìn)行其基本性質(zhì)特點(diǎn)的分析，促進(jìn)這一環(huán)節(jié)的研究求解。考慮這一因素，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題屬于力學(xué)中的參數(shù)振動(dòng)問題，其動(dòng)力學(xué)模型是參數(shù)振動(dòng)方程。輪齒嚙合綜合剛度是指在整個(gè)嚙合區(qū)中，參與嚙合的各對(duì)輪齒的綜合剛度效應(yīng)，主要與單齒的彈性變形、單對(duì)輪齒的綜合彈性變形以及齒輪重合度有關(guān)，并因此隨著嚙合位置的變化、嚙合齒對(duì)數(shù)的變化等因素而發(fā)生周期性變化。

2 關(guān)于齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)誤差激勵(lì)環(huán)節(jié)的分析

2.1 在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)作過程中，由于齒輪加工安裝的誤差，就導(dǎo)致日常工作的不協(xié)調(diào)運(yùn)行。其實(shí)齒輪加工安裝誤差是不可避免的，它屬于一種誤差激勵(lì)，是嚙合過程中的唯一型激勵(lì)。為了促進(jìn)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)嚙合誤差的動(dòng)態(tài)激勵(lì)環(huán)節(jié)的研究深化。該齒輪誤差分為兩種模式，分別是齒形誤差模式及其齒距誤差模式。所謂的齒距誤差模式就是一種理想齒廓與過渡齒廓之間的偏移變化。所謂的齒形誤差就是過渡齒廓與實(shí)際齒廓之間的偏移變化。齒輪誤差的存在，影響了齒輪的日常工作，特別是齒輪噪聲及其齒輪振動(dòng)的產(chǎn)生，這難以滿足齒輪嚙合環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而不利于齒輪傳動(dòng)的平衡性的提升，導(dǎo)致一系列的沖擊振動(dòng)等。齒形誤差是指在輪齒工作部分內(nèi)，包容實(shí)際齒形的兩條最近的設(shè)計(jì)齒形間的法向距離。設(shè)A齒為主動(dòng)輪具有理想漸開線齒形的輪齒，而A'齒為從動(dòng)輪的實(shí)際齒形、根據(jù)漸開線齒輪嚙合原理，主動(dòng)輪齒A與從動(dòng)輪齒A'本來應(yīng)該在a點(diǎn)正確嚙合，由于齒形誤差，A齒并不沿才齒的理想齒形連續(xù)地嚙合，而是在嚙合線外的a'點(diǎn)接觸，使得瞬時(shí)傳動(dòng)比突然發(fā)生變化，破壞了傳動(dòng)的平穩(wěn)性，產(chǎn)生較大的沖擊，從而產(chǎn)生振動(dòng)噪聲。由于誤差的時(shí)變性，這種激勵(lì)形成了嚙合過程中的一種位移激勵(lì)。這也是誤差激勵(lì)和嚙合沖擊激勵(lì)的區(qū)別所在。

2.2 通過研究發(fā)現(xiàn)，齒輪嚙合誤差是存在規(guī)律的，它具備一定的周期性變化。在日常作業(yè)中，影響齒輪嚙合誤差的因素是很多的，它是一種平穩(wěn)的隨機(jī)誤差信號(hào)，和日常工作過程中各個(gè)傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。我們通過對(duì)有限項(xiàng)諧波譜的表示，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)誤差環(huán)節(jié)的控制。在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部激勵(lì)過程中，進(jìn)行齒輪誤差激勵(lì)及其剛度激勵(lì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，這是滿足激勵(lì)性質(zhì)的，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)誤差環(huán)節(jié)的分析。其性質(zhì)是位移型的激勵(lì)。對(duì)于位移型的激勵(lì)，人們將載荷作用下的輪齒變形和齒輪誤差兩者組合起來，表示為靜傳遞誤差。由于靜傳遞誤差主要是由受載輪齒彈性變形和齒輪制造誤差引起的，因此可以將靜傳遞誤差分解成兩部分：首先是由輪齒受載彈性變形引起的部分，這一部分靜傳遞誤差，僅與齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)，稱為“設(shè)計(jì)傳遞誤差”，另一部分是由制造誤差引起的，稱為“制造傳遞誤差”。

2.3 在齒輪輪齒嚙合環(huán)節(jié)中，嚙合合成基節(jié)誤差的產(chǎn)生是由于諸多因素的影響，比如輪齒的彈性變形及其輪齒誤差等的存在。這一系列因素的影響，都導(dǎo)致嚙合合成基節(jié)環(huán)節(jié)的不穩(wěn)定運(yùn)行。在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中，我們把這種誤差稱之為嚙合沖擊，這種沖擊模式屬于輪齒嚙合的動(dòng)態(tài)激勵(lì)的一部分，它和誤差激勵(lì)是存在一定區(qū)別的，嚙合沖擊激勵(lì)是屬于周期性的沖擊力，誤差激勵(lì)是一種周期性變化的位移獎(jiǎng)勵(lì)。這兩種沖擊都使嚙合線發(fā)生偏移，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，使齒輪嚙合發(fā)生了較強(qiáng)烈的沖擊，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。嚙出沖擊的情況與嚙入沖擊類似。一般說來，如果齒輪傳遞較大的載荷，輪齒的嚙合表面始終處在接觸狀態(tài)，因此輪齒間的齒側(cè)間隙不會(huì)對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生太大影響。但是在實(shí)際工程中，齒輪可能在輕載下高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 結(jié)束語

為了實(shí)現(xiàn)日常工作的需要，我們要進(jìn)行齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)激勵(lì)環(huán)節(jié)的深化應(yīng)用，促進(jìn)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化，保障現(xiàn)實(shí)工作難題的解決。