机械工程学报

作者：徐子扬, 魏静, 魏海波, 戚勍, 信琦, 刘指柔, 张玉杰

单位：1. 重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室 重庆 400044;2. 重庆大学航空航天学院 重庆 400044;3. 中国航发沈阳发动机研究所 沈阳 110015

关键词：薄辐板齿轮,行波共振,柔性化建模,移动载荷,响应特性；

基金：国家自然科学基金(52275048)和中央高校基本科研业务费专项资金(2022CDJCGJ008)资助项目。

薄辐板齿轮是广泛应用于航空齿轮传动系统的轻量化高功率密度构型，但行波共振问题突出，而动力学理论模型对前、后行波及其响应特性表征仍需进一步明晰。为此，提出一种啮合激励下薄辐板齿轮动力学模型，用以表征行波共振特性，并称之为移动载荷下柔性齿轮(Elastic gear with moving loads, EGML)模型：采用虚拟轴段法退化轮齿复杂特征，进而构建等效规则结构，并分别采用混合壳单元、Timoshenko梁单元网格化轮缘、辐板以及齿轮轴；解耦齿轮副以暴露出啮合力，其为相对齿轮转动的时变激励，故建立移动载荷数学表征以反映其时空变化特征；将啮合激励作用于全柔性化齿轮模型，并构建系统运动控制方程。设计高速齿轮传动试验以验证模型。结果表明，EGML模型能准确有效表征前、后行波共振激发工况。激励源与齿轮相对转动以及计入辐板柔性是动力学模型具有行波共振表征能力必要条件。行波共振发生时位移场呈与节径振型契合的瓣式分布，并沿周向快速迁移。研究成果能高效准确地获取薄辐板齿轮受迫响应，为评估行波共振影响提供理论依据，可用于指导薄辐板齿轮设计以规避安全运行所受共振威胁。

来源：2024年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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