考虑齿面微观形貌和热变形的齿轮动态传动误差预测及影响因素分析
王有成1
刘检华2
巩浩2
王骁1
1.北京理工大学 机械与车辆学院,北京 1000812.北京理工大学 机械与车辆学院,北京 100081;北京理工大学 唐山研究院,唐山 063015
摘要：[目的]在高速重载工况下,齿轮微观接触变形对装配误差和齿轮传动误差(Transmis-sion Error,TE)的影响显著,而且齿面摩擦生热和介质对流换热产生的结构热变形也显著影响着传动误差,这些情况可能导致传统齿轮动态传动误差预测方法所得的结果不准确.[方法]首先,采用共轭梯度法生成齿面微观形貌,建立了考虑粗糙齿面的精确有限元模型,利用瞬态动力学对齿轮的动态接触过程进行仿真,获得了齿面接触压力分布;其次,利用齿面接触区域离散化的思想,计算了离散子区域的摩擦热流量和不同表面的对流换热系数,实现了齿轮啮合过程中稳态温度场的精确模拟;再次,对齿轮的啮合过程进行热力耦合仿真,对比了光滑和粗糙齿面齿轮在节点啮合位置的接触压力分布,计算了考虑齿面微观接触变形和齿轮热变形的动态传动误差;最后,系统研究了不同粗糙度、材料弹性模量、转速、负载、润滑油温度对齿轮动态传动误差的影响规律.[结果]研究表明,齿面粗糙度从0变化到3.2 μm引起的动态传动误差峰值波动为0.013°,润滑油温度从50℃变化到110℃导致的动态传动误差峰值波动为-0.011 9°,齿面微观接触变形和热变形显著影响了齿轮动态传动误差的预测结果.在特定工况下,齿面粗糙度、负载的增大会使动态传动误差曲线整体上移;润滑油温度、材料弹性模量、转速的增大会使动态传动误差整体下移.
关键词：齿轮传动动态传动误差微观形貌热变形
分类号：TH132(机械零件及传动装置)
资助基金：国防基础科研计划(JCKY2022203C024)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 10-21 )
英文信息