齿面摩擦对面齿轮传动系统振动特性的影响分析摘要：为讨论齿面摩擦力对正交面齿轮传动系统动态特性的影响，基于集中参数理论，建立了考虑齿面摩擦、齿侧间隙、传动误差、时变啮合刚度、啮合阻尼、支撑刚度和阻尼等参数的正交面齿轮多自由度耦合振动模型，采纳龙格库塔数值积分法对系统的动力学方程求解，得到随摩擦系统变换的系统动态响应分岔特性。结果表明，随齿面摩擦系数的变化，面齿轮传动系统的动力学特性有周期响应和混沌响应，动态特性比较复杂。关键词：面齿轮；非线性振动；摩擦系数；动态特性引言齿轮的摩擦学机制异常复杂，是目前机械讨论的热点，其中摩擦力对齿轮传动过程中的振动特性影响较大，加剧了系统的振动和噪声，齿面摩擦除引起齿轮沿垂直啮合线方向平移振动，还会形成摩擦力矩制约扭转振动，当齿面润滑不良或齿面出现微损伤时，摩擦力激励成为重要的振动源。因而，有必要深化分析齿面摩擦动力学激励机理，特别是齿面微观变化时对系统动力学特征的影响。目前，国内外对渐开线圆柱齿轮和锥齿轮传动的摩擦力讨论较多，亦有摩擦力对齿轮传动动力学的影响分析讨论[1～6]，国内的靳广虎、杨振等建立了含传动误差、齿侧间隙等参数的正交面齿轮传动系统的非线性振动模型，分析了传动误差、支撑刚度与阻尼、啮合刚度与阻尼、齿侧间隙等参数对正交面齿轮传动系统动态特性的影响[7～11]，但关于面齿轮传动的摩擦动力学讨论较少[6]。面齿轮传动主要是应用于航空动力传动，航空动力传动的特点是高速、重载[3，4]。为提高面齿轮传动的效率，减少面齿轮传动的振动和噪声，使面齿轮传动满足航空动力传动的要求，本文对面齿轮传动中的摩擦力开展讨论，着重分析了齿面摩擦系数对面齿轮传动系统振动特性的影响。1 系统的非线性动力学模型正交面齿轮传动系统的非线性动力学模型如图 1 所示。动力学模型中的坐标系 z 轴与面齿轮的回转轴线方向一致，y 轴沿面齿轮的径向方向，根据 y 轴和 z 轴的坐标方向应用右手法则确定坐标系的 x 轴。模型中考虑轮齿的弯曲振动与扭转振动，将两齿轮处理为具有转动惯量的集中质量块，而轴承、支座等效处理为弹性支撑，采纳无质量的弹簧和阻尼器模拟。根据正交面齿轮与圆柱齿轮啮合传动原理，模型中轮齿的啮合力 Fn在圆柱齿轮 1 上可分解为径向力 F1z 和圆周力 F1x，在面齿轮 2 上可分解为轴向力 F2z 和圆周力 F2x，圆柱齿轮 1 不受轴向的分力，使系统的支撑结构简单，振动自由度减少。...
