李文良，王黎钦，常 山

（1哈尔滨工业大学 机电工程学院，哈尔滨150001；2中船重工第703研究所，哈尔滨150078）

1 引 言

船用齿轮正朝着高速、高效和大功率密度方向发展。传动系统传递的功率不断增大，齿轮转速不断加快，不仅使得齿轮箱的振动和噪声问题更加尖锐突出，同时也影响了整套机组的安全性和稳定性。斜齿轮接触线的时变性会引起齿轮啮合刚度、齿面摩擦力以及齿面摩擦扭矩的变化，是振动和噪声的重要激励源之一[1-2]。国内对时变啮合刚度研究较多，对齿面摩擦力以及齿面摩擦扭矩这一方面研究几乎未见报道。齿轮系统动力学在建立数学模型时需考虑多方面的啮合特性[3-4]，但更多的没有考虑齿面摩擦力以及齿面摩擦扭矩的影响。Velex和Cahouet[5]研究发现，低速时轴承的支撑力变化比高速时明显，这主要是由于齿轮啮合时产生较大的齿面摩擦扭矩所致。Lundvall[6]等利用有限元法研究直齿轮的摩擦影响后得知，由于时变摩擦扭矩的作用使得系统输入输出扭矩不再是常量，并且由于齿面摩擦力的存在产生了切向位移由此引起时变的动态传递误差。Vaishya和Singh[7]研究表明，相比于齿面摩擦力的幅值，齿面摩擦力的波动是齿轮系统动力学响应的主要影响因素。由此可见，摩擦力的波动是影响齿轮系统振动噪声的重要原因，齿面摩擦对齿轮的动力学特性有着很大的影响，其研究有着重要意义。

本文利用数学公式结合软件编程数值计算斜齿轮一个端面齿距内的接触线长度，在此基础上计算接触线与节圆柱的位置变化关系用以计算主动轮齿面摩擦力和齿面摩擦扭矩。……