考慮時變嚙合剛度的船用高速斜齒輪動力學特性分析

文建爽，杜進輔，劉 凱，王崢嶸

(西安理工大學機械與精密儀器工程學院，陜西西安710048)

dynamics

斜齒輪由于承載能力大、傳動平穩、易于加工和調整等優點，在航空、船舶、汽車和工業減速器等領域中獲得了廣泛應用，其動態嚙合性能對機械設備整機可靠性、穩定性和振動噪聲等特性影響顯著。因此，斜齒輪傳動的動力學特性一直是國內外學者的研究熱點[1-3]。早期研究中，一般以平均嚙合剛度代替時變嚙合剛度[4]；后來，隨著改進的材料力學法[5]以及基于LTCA[6]的時變嚙合剛度計算方法的提出，學者們開始關注時變嚙合剛度對齒輪傳動動態性能的影響[7-9]。朱增寶、朱如鵬等[10]建立了采用雙齒聯軸器的人字齒行星傳動系統動力學模型，從動載特性方面分析了時變嚙合剛度對人字齒振動特性的影響；張柳等[11]從時域和頻域方面著重分析了時變嚙合剛度和齒距誤差對斜齒輪振動特性的影響；王燕等[12]在系統振動微分方程的平衡位置處對其進行線性化處理，并利用多尺度法獲得了系統振動穩定的邊界條件，進而分析了時變嚙合剛度對斜齒輪系統振動穩定性的影響。

但上述研究大都針對中低轉速條件，所獲得的結論是否適合高轉速情況尚待驗證。隨著現代工業的高速發展，高速重載齒輪傳動的需求也日益增多，對齒輪傳動高轉速、大載荷、高壽命等方面的要求也日益嚴格，許多工業領域的齒輪往往工作在過共振區，如直升機、船艦及電動汽車等領域的部分斜齒輪傳動其轉速已達到10 000 rpm以上。……