常乐浩, 贺朝霞, 刘 更

(1.长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室，西安 710064;2.西北工业大学 陕西省机电传动与控制工程实验室，西安 710072)



平行轴齿轮传动系统动力学建模的有限单元法

常乐浩1, 贺朝霞1, 刘 更2

(1.长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室，西安 710064;2.西北工业大学 陕西省机电传动与控制工程实验室，西安 710072)

为了能获取更为准确的轴承响应以预测齿轮箱体噪声，提出了适用于平行轴外啮合圆柱齿轮-轴-轴承-箱体系统动力学建模的有限单元法。该方法将连续分布的齿轮系统离散为轴段单元、啮合单元和轴承-基础单元，通过建立模块化的单元运动方程，根据单元连接关系生成矩阵组装规则，实现系统整体动力学模型的自动建立。模型中考虑了轴段剪切效应的影响，推导了齿轮副在不同旋向和转向时的弯-扭-轴-摆全自由度耦合振动方程，提出了箱体柔性对转子系统振动耦合作用的计入方法。以一对单级斜齿轮传动为例，通过与已有实验数据的对比验证了此方法的有效性。结果表明，采用有限元法计算齿轮副和轴承响应比常规集中质量法具有更高的求解精度。利用此方法编写了规范化程序，为工程中处理多级复杂平行轴齿轮系统的振动和噪声问题提供了有效手段。

有限元法；齿轮；轴承；耦合振动；啮合刚度

齿轮装置的振动和噪声问题一直是机械行业研究的焦点之一。目前国内外已有许多学者对齿轮系统振动进行了大量的研究，其中应用最广泛的模型为齿轮啮合副动力学模型[1-3]。……