直齿圆柱齿轮传动的啮合冲击分析与计算_张发民 (1)

2012年第31卷5月第5期机械科学与技术

MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringMayVol．312012No．5

直齿圆柱齿轮传动的啮合冲击分析与计算

张发民，刘

辉

（北京理工大学机械与车辆学院，北京100081）

张发民

要：以渐开线齿轮啮合原理为基础，结合轮齿弹性变形理论及其研究成果，由反转法得到啮合

冲击发生时刻各齿轮的几何位置关系及冲击速度，依据经典力学弹性碰撞理论，建立轮齿之间冲击摘

力表达式。据此初步分析了齿轮转速、传递扭矩、传动比等主要参数对冲击力大小的影响情况。关键词：齿轮传动；啮合冲击；冲击力中图分类号：TH132.4

文献标识码：A

8728（2012）05-0718-05文章编号：1003-

TheCalculationandAnalysisontheMeshingImpact

ofGearTransmission

ZhangFaming，LiuHui

（CollegeofMechanicalandVehicle，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081）

Abstract：Basedonprincipleofinvolutesgearingandmethodsofdeterminingtheelasticdeformationofgearteeth，theimpactpositionandvelocityareobtained．Theimpactforceexpressionwasestablishedaccordingtotheoryofmechanicaldynamics．Theimpactforceaffectedbytherotatingspeed，transmittingloadandtransmissionratioareanalyzed．

Keywords：geartransmission；meshingimpact；impactforce随着车辆发动机功率和转速的不断提高，车辆

齿轮啮合副在传动装置所传递的载荷也随之增加，

这种高速重载工况下运转所引起的冲击、振动、噪声

等动力学行为也将更加突出。

渐开线齿轮传动的轮齿在啮合过程中由于受载变形，主动齿轮基节长度缩短，被动齿轮基节长度增加，从而使得后一对轮齿在啮合线以外提前进入接触，并引起碰撞，即发生啮入冲击现象。轮齿线外啮齿间冲击力引发齿合导致被动齿轮转速突然升高，轮附加动载荷。因此，啮入冲击对传动系统动态特性的影响高于节点冲击和啮出冲击，是啮合冲击的

1～5］对啮合冲击、主要形式。文献［系统的响应、

冲击引起的噪声等内容进行了大量的研究。

依据渐开线齿轮的啮合特点，结合轮齿弹性变形理论及弹性碰撞动力学原理，由反转法推导出啮入冲击发生时刻碰撞点的精确位置，以及冲击速度、冲击动能、冲击力表达式。并以实例形式给出了加载扭矩、输入转速、传动比等参数的变化对齿轮传动啮合冲击力大小的影响情况，为进一步深入研究齿轮啮合冲击现象打下坚实的基础。1

啮入冲击的几何学分析图1、图2所示，实体部分为理想临界啮合状

A点、C点分别为前后两对轮齿进入双齿啮合区态，

2反转角度θ1、的起始点；实线部分为齿轮1、θ2后的啮合位置，且θ2/θ1=i。由于第一对轮齿在啮合

点B受载变形，导致被动齿轮齿廓曲线C2E移动至DF，由此引起两齿轮在D发生撞击。

04-02收稿日期：2011-作者简介：张发民（1970－），博士研究生，研究方向为齿轮动力学和

701027@bit．edu．cn；项昌乐

（联系人），齿轮齿形，教授，xiangcl@bit．edu．cn博士生导师，

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