计及摩擦的多状态啮合渐开线直齿轮系统动力学建模分析

建立计及摩擦影响的多状态啮合渐开线直齿轮传动系统动力学模型。考虑弹流润滑、混合润滑及干摩擦的摩擦模型,基于渐开线直齿轮传动的啮合原理和轮齿受力情况,分段处理齿轮传动系统的啮合状态,并推导系统在齿面啮合、轮齿脱啮以及齿背啮合工作状态下的动力学方程。数值研究不同摩擦模型对系统动态啮合力和运动轨迹的影响规律。发现不同的摩擦模型对动态啮合力振动幅值的影响程度不同,而对运动轨迹的影响与齿面、齿背冲击有关,无齿面、齿背冲击时其对运动轨迹的影响较大,发生齿面、齿背冲击时其对运动轨迹的影响较小。通过定义3种不同的Poincaré映射,分析了载荷变化对系统啮合状态的影响规律。发现载荷较大时系统为齿面啮合状态;随着载荷减小,周期性的轮齿脱啮现象被发现;当载荷较小时,系统出现了周期性的轮齿脱啮和齿背啮合现象,引起轮齿间的冲击振动。