计及齿面摩擦的高功率密度齿轮传动效率分析

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2014.09.005

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2014, Vol. 42 ›› Issue (9): 24-29.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2014.09.005

计及齿面摩擦的高功率密度齿轮传动效率分析

冯海生¹ 王黎钦^1† 郑德志¹ 赵小力¹戴光昊²

1．哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨 150001;2．中国船舶重工集团公司第703 研究所，黑龙江哈尔滨 150036

收稿日期:2014-04-14 修回日期:2014-06-08 出版日期:2014-09-25 发布日期:2014-08-01
通信作者: 王黎钦(1964-)，男，教授，博士生导师，主要从事极端苛刻环境摩擦学研究． E-mail:lqwanghit@gmail.com
作者简介:冯海生(1983-)，男，博士生，主要从事齿轮传动系统动态特性分析研究．E-mail:fenghaisheng01@163．com
基金资助:
国家“973” 计划项目(2013CB632305);国家自然科学基金资助项目(51005050)

Analysis on High Power Density Gear Transmission Efficiency Considering Tooth Friction

Feng Hai- sheng¹ Wang Li- qin¹ Zheng De- zhi¹ Zhao Xiao- li¹ Dai Guang- hao²

1.School of Mechatronics Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,Heilongjiang,China 2.No.703 Research Institute,China Shipbuilding Industry Corporation,Harbin 150036,Heilongjiang,China

Received:2014-04-14 Revised:2014-06-08 Online:2014-09-25 Published:2014-08-01
Contact: 王黎钦(1964-)，男，教授，博士生导师，主要从事极端苛刻环境摩擦学研究． E-mail:lqwanghit@gmail.com
About author:冯海生(1983-)，男，博士生，主要从事齿轮传动系统动态特性分析研究．E-mail:fenghaisheng01@163．com
Supported by:
国家“973” 计划项目(2013CB632305);国家自然科学基金资助项目(51005050)

摘要/Abstract

摘要： 为考察齿面摩擦对高功率密度齿轮传动效率的影响，提出了一种基于虚拟样机方法的齿轮传动效率预测及动特性分析方法．考虑齿轮和转轴的柔性变形、齿轮时变啮合刚度，建立齿轮、转轴、轴承的柔性多体动力学模型，通过求解动力学方程得到齿轮传动系统的传动效率和动特性，并分析了齿面摩擦对直齿轮、斜齿轮、人字齿轮传动系统传动效率、动态特性的影响规律．结果表明: 随着齿面摩擦系数的增加，接触应力增加，动态切向摩擦力变大; 在高速工况下，人字齿轮接触应力最小，但传动效率高于斜、直齿轮．

关键词: 齿面摩擦, 齿轮, 传动效率, 柔性多体动力学模型

Abstract:

In order to investigate the effect of tooth friction on the transmission efficiency of high power density gear,a method to predict the gear transmission efficiency and to analyze its dynamic characteristic is proposed onthe basis of virtual prototype technology.In this method,a flexible multi- body dynamic model of gear,rotation shaftand bearing is built when the flexibile deformation of gear and rotation shaft as well as the time- varying mesh stiff-ness of gear are taken into account.Then,the dynamic characteristics and the efficiency of gear transmission sys-tem are obtained by means of dynamic equations of prototype,and the effects of the tooth friction coefficient on theefficiencies and the dynamic characteristics of spur,helical and double helical gear transmission systems are alsoanalyzed.The results show that both the contact stress and the dynamic tangential friction force increase when thetooth friction coefficient increases,and that,at a high rotation speed,the contact stress of double helical gear is theleast in comparison with those of helical and spur gears,and its efficiency is higher than that of other gears.

Key words: tooth friction, gears, transmission efficiency, flexible multi- body dynamic model

中图分类号:

TH132.4

冯海生王黎钦郑德志赵小力戴光昊. 计及齿面摩擦的高功率密度齿轮传动效率分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2014, 42(9): 24-29.

Feng Hai- sheng Wang Li- qin Zheng De- zhi Zhao Xiao- li Dai Guang- hao. Analysis on High Power Density Gear Transmission Efficiency Considering Tooth Friction[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2014, 42(9): 24-29.

[1]	许千斤, 马尚君, 牛茂东, 等. 考虑齿轮副啮合激励的滚柱螺纹动载荷分布[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(11): 119-130.
[2]	周建星, 张荣华, 曾群锋, 等. 工业机器人用RV减速器的齿廓动态磨损特性[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(1): 22-30.
[3]	莫海军, 赵航, 成雨, 等. 微粒子喷丸齿轮法向接触刚度模型[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(9): 90-98.
[4]	蒋进科方宗德. 零承载传动误差幅值齿轮主动修形设计与分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(9): 99-108.
[5]	龚境一, 杨龙, 刘更, 等. 联轴器不对中的双齿轮箱准静态接触特性[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(10): 114-123.
[6]	王延忠, 徐梓淳, 马涛, 等. 修形人字齿轮的润滑及摩擦特性分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(1): 93-102.
[7]	蒋进科刘钊彭先龙. Ease-Off 修形准双曲面齿轮减振优化设计[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(5): 134-141,148.
[8]	王延忠, 杨凯, 齐荣华, 等. 螺旋锥齿轮润滑试验相似模型及影响因素[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(1): 25-31.
[9]	李俊阳, 王博, 王家序, 等. 刚柔复合齿轮结构参数对其动态特性的影响分析 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(12): 9-16.
[10]	曾庆敦黄佳兴容亮湾. 基于数值模拟的非圆齿轮泵流量分析及优化[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(2): 1-7.
[11]	刘昶石万凯韩振华徐浪. 基于插齿刀具运动控制的复合摆线齿轮加工方法 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(2): 31-37.
[12]	张建阁刘少军方特. 混合润滑下齿面磨损预测研究及试验验证 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(2): 22-30.
[13]	陈扬枝陈汉飞. 斜交轴线齿轮线齿精确几何模型的构建方法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(9): 12-18.
[14]	任亚峰常山刘更吴立言赵晨晴常乐浩. 齿轮－箱体－基础耦合系统的振动分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(5): 38-44.
[15]	王家序黄伟徐涛肖科李俊阳. 基于变形协调设计的金属橡胶复合齿轮副振动研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(1): 129-136,144.

计及齿面摩擦的高功率密度齿轮传动效率分析

Analysis on High Power Density Gear Transmission Efficiency Considering Tooth Friction

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价