J Hedlund A Lelical

1 前言

近代齿轮研究表明齿轮的啮合刚度和传动误差是在齿轮传动中主要的振动激励源［1］，大多数齿轮动力学模型是利用啮合刚度或传动误差描述齿轮啮合相互作用的激励。

齿轮设计中的最常见问题是确定齿轮几何参数的最佳组合。这些参数应该有可能改进激励和振动分析的各种各样效能。齿轮啮合刚度和传动误差的精确预测要求一个有效的数值方法。有限元（FE）方法主要用于计算变形，应力和负载分布［2－12］，但是FE方法也可以用来预测参数激励，即啮合刚度变量。采用典型FE方法的缺点是其模型不易变化，特别对于精确的几何生成。此外，为设计目的由于高非线性Hertzian接触计算时间很可能太长。采用FE方法的优点是可以采用于标准计算无效的那些情况。

为齿轮设计目的FE计算的有效利用，要求其几何生成必须参数化。此外，振动测量值在正常频率分析范围内，所以如果计算模型提供的结果也能在该范围其优点是明显的。

本研究介绍了为估算圆柱齿轮参数激励的一个计算模型，开发该模型只作为实际齿轮副要求的有效的分析和比较，而不需要计算昂贵的模型，该整个激励模型是参数化的。因此，在时间和频率范围内求得啮合刚度变量。

2 结构变形FE模型

为结构变形分析基于FE方法开发了一种计算模型，该模型开发的数值数据，用参数化几何模型产生一个单元啮合建立的，该几何模型仿真齿轮加工，即滚切过程。该方法基于大量数值计算要点和其同时产生的结果［13，14］，它允许与通常的渐开线几何学差异。……