微织构齿轮时变啮合刚度计算方法研究

摘要

现有研究发现微织构有助于减小齿轮系统的摩擦和振动。为分析微织构齿轮的动力学性能，对其啮合刚度展开研究。本研究模拟鲨鱼皮表面纹理设计了仿生齿面织构，考虑织构对齿轮啮合时有效接触长度的影响，对齿轮啮合刚度进行了修正，构建了微织构齿轮的时变啮合刚度(timevarying meshing stiffness,TVMS)模型，并采用有限元法对理论分析模型进行了验证。分析了织构参数对齿轮TVMS的影响，结果表明织构会降低齿轮TVMS，并且齿轮TVMS随着织构宽度和深度的增大逐渐减小，随着织构间距的增大逐渐增大。考虑到织构会降低齿面摩擦系数，减小齿面磨损，因此在设计齿面织构时需兼顾织构对摩擦系数和TVMS的影响，选取合理的织构参数。研究结果可为今后微织构齿轮动力学性能分析提供理论基础。

关键词

微织构齿轮 / 时变啮合刚度模型 / 势能法 / 仿生织构

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.51775158); 安徽省重点研发计划项目(No.JZ2022AKKG0093)