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第 卷 第 期 齿轮箱体动力响应优化设计 %( ’ ! 文章编号： （ ） !# $ %’( % ’ $ ! $ ’ 齿轮箱体动力响应优化设计 （重庆工学院车辆工程学院， 重庆 # ） 郑光泽 摘要 运用)*+, -.*/0.- 软件以齿轮箱体振动加速度最小为目标函数，以动应力和动位移为约 束条件对其进行动力优化设计；介绍了动力优化设计的详细过程，动力优化设计降低了齿轮箱体的振动 幅值和变形；分析了齿轮箱体动力响应优化设计结果。 关键词 箱体 动力响应 优化 实验模态分析方法得到。齿轮箱体通过螺栓与台架紧 引言 密连接，为简化设计分析模型，箱体底部考虑为固定约 随着优化设计理论和方法的创立与发展，为了提高 束（见图!）。 齿轮传动的稳定性和安全性，在动力激励下齿轮箱体响 齿轮啮合的内部激励是主要的动态激励形式，本文 应的物理量为目标或约束的动力学优化设计逐渐引起 忽略外部激励的影响，综合考虑引起齿轮传动系统振动 ［］ 人们的关注。 和 ! 利用无约束优化中 的刚度激励、误差激励和啮合冲击激励等内部激励因 123445 1672528279 的34:; 法对发射塔桁架的外形进行了优化设计，以杆 素。把具有内部激励和时变刚度的齿轮系统非线性微 件的截面积和塔基宽度、板条高度作为设计变量，考率 分方程变换为近似的线性微分方程，把时变刚度激励、 ［］ 了动位移和动应力约束。=? % 对同时具有静力和动力 误差激励、啮合冲击激励作为右端项。采用三维接触有 约束的结构构件尺寸和形状进行了优化设计。 限元法得出啮合齿对的时变刚度曲线，根据齿轮精度确 由于齿轮箱动力响应优化问题同时涉及到结构动 定齿面误差曲线，求刚度激励和误差激励，用轮齿三维 力特性分析、动力响应分析以及优化设计，因此求解比 冲击$ 动力接触有限元混合法求齿轮啮合冲击激励力， ［］ 较困难复杂，迄今研究成果依然稀少，尚属于结构动力 最后综合得出齿轮系统啮合时产生的激励力# ，并成对 优化设计中有待进一步研究发展的前沿性课题之一。 作用与齿轮副节圆上，激励力见图 和图 。 % ’ 开展对它的研究不但具有现实的工程背景，而且有着 重要的理论意义与实用价值。 ! 齿轮系统动力学有限元模型 齿轮系统建模时不考虑顶盖与箱体、前后端盖和 轴承套与箱体的接合部的影响。为了模型建立的方 便，则将齿轮轮齿部分简化为分度圆柱，将齿轮与轴的 紧配合联接看成刚性联接，忽略键槽、倒角和退刀槽的 图 齿轮传动系统有限元模型 影响，轴承用刚性弹簧模拟，弹簧刚度采用文献［’］的 ! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 有简明直观的特点，写出各特性直线或曲线的直角坐标 #）应用封闭行星轮系特性图来设计控制式差动齿 方程式，即可绘出相应图形；求解联立方程组，可求得有 轮无级变速装置也是较为简明的。 关点的坐标值，进而可