直齿轮齿面非均匀磨损对模态特性的影响
Influence of Non-uniform Wear on Modal Characteristics of Spur Gears
- 机械传动 2022年46卷第7期 页码：31-37
- 作者机构：
1.青岛理工大学 机械与汽车工程学院， 山东 青岛 266500
- 作者简介：
卢凯文（1996— ），男，山东威海人，硕士研究生；研究方向为齿轮箱流场、齿轮磨损、齿轮动力学。
赵娟（1971— ），女，山东青岛人，博士，副教授，硕士研究生导师；研究方向为高铁转向架技术研究、高分子材料改性加工、材料失效分析。
- 基金信息：国家自然科学基金(51805368┫中国科协青年人才托举工程资助项目┣2018QNRC001)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.07.005
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卢凯文,赵娟,孙杰等.直齿轮齿面非均匀磨损对模态特性的影响[J].机械传动,2022,46(07):31-37.
Lu Kaiwen,Zhao Juan,Sun Jie,et al.Influence of Non-uniform Wear on Modal Characteristics of Spur Gears[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(07):31-37.
卢凯文,赵娟,孙杰等.直齿轮齿面非均匀磨损对模态特性的影响[J].机械传动,2022,46(07):31-37. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.07.005.
Lu Kaiwen,Zhao Juan,Sun Jie,et al.Influence of Non-uniform Wear on Modal Characteristics of Spur Gears[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(07):31-37. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.07.005.
摘要
研究准静态工况下齿面非均匀磨损对齿轮模态特性的影响。根据Hertz接触理论和Archard公式建立准静态磨损模型，对齿轮齿面磨损情况进行数值仿真。计算结果表明，主、从动轮的齿顶处和齿根处磨损较大，其中，齿顶处磨损量小于齿根处，主动轮的齿根位置磨损量最大，节点处齿轮做纯滚动，不产生磨损，在单齿、双齿啮合区交替处磨损量有突变。在此基础上，按数值分析结果施加齿面磨损故障，导入到Abaqus中进行仿真，进一步分析了磨损前后齿轮的模态特性。仿真结果表明，齿轮具有丰富的振动形态，磨损对振型影响不明显，但固有频率出现明显升高，其中，7~10阶的高阶固有频率增大幅度要高于低阶固有频率增大的幅度。
Abstract
The influence of non-uniform wear on the modal characteristics of gears under quasi-static condition is studied. Based on Hertz contact theory and Archard formula， a quasi-static wear model is established to simulate the wear of gear tooth surfaces. The calculation results show that the wear at the top and root of the driving and driven gears is larger， the wear at the top is smaller than that at the root， the wear at the root of the driving gears is the largest. The pure rolling of the gear at the node does not cause wear， and the wear at the alternation of single tooth and double tooth meshing zones has a mutation. Based on the numerical analysis results， the tooth surface wear fault is applied and imported into Abaqus for simulation， and the modal characteristics of the gear before and after wear are further analyzed. The simulation results show that the gear has a variety of vibration modes， the effect of wear on the vibration modes is not obvious， the natural frequency increases significantly， the increase amplitude of the high natural frequency of the seventh order to the tenth order is higher than that of the low order natural frequency.
关键词
直齿轮齿面磨损Archard模型模态分析
Keywords
Spur gearsGear surface wearArchard modelModal analysis
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