高速旋转状态下汽车弧齿锥齿轮的动力学模态分析 1).pdfVIP

汽 车 工 程 2011年(第33卷)第5期 AutomotiveEngineering 2011092 高速旋转状态下汽车弧齿锥齿轮的动力学模态分析术 王 彝，华 林 (武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉 430070) [摘要] 在 Pro／E和ANSYS软件环境下，分别建立了汽车主减速器弧齿锥齿轮的三维几何模型和动力学模态 分析有限元模型，进而对静止状态和高速旋转状态下的齿轮进行了模态分析，得到了各阶固有频率和振型。结果表 明，在高速旋转状态下，齿轮由于离心弹性变形而产生 “离心刚化效应”，从而改变了齿轮的模态特性：随着转速的 增加，轮齿离心弹性变形量和各阶固有频率均增大，且某些振型也与静止状态下的不同。 关键词：弧齿锥齿轮；高速旋转；模态特性；固有频率；振型 DynamicModalAnalysisofAutomotiveSpiralBevelGearswithHighRotationSpeed W angBen HuaLin SchoolofMaterialsScienceandEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan 430070 [Abstract] The3DgeometricmodelandFEmodelfordynamicmodalanalysisofautomotivespiralbevel gearsareestablishedwithsoftwarePro／EandANSYSrespectively．Thenmodalanalysesongearsinbothstaticstate andhigh-speedrotationstateareperformedandthenaturalfrequenciesandthemodeshapesindifferentordersare obtained．Theresultsshow thatinhigh—speedrotationstate，thecentrifugalstiffeningeffectoccursduetothecen— trifugalelasticdeformationofgearteeth，leadingtothechangeinmodalcharacteristicsofgears．Withtheriseofro— tationalspeed，thecentrifugalelasticdeformationofgearteethandthenaturalfrequencyofgearsindifferentorders increaseandsomeofthemodeshapesdifferfrom thatinstaticstate． Keywords：spiralbevelgear；high-speed rotation；modalcharacteristics；naturalfrequency；mode shape 结构的振动特性，特别是确定齿轮传动部件的固有 日JI吾 频率，使运转工况避开这些频率或最大限度地减少 对这些频率的激励，从而消除过度振动或噪声，提高 弧齿锥齿轮因具有传动平稳、效率高、承载能力 车辆行驶的舒适性、操纵稳定性和燃油经济性。迄 强和噪声低等优点，已在汽车、航空航天、石油和化 今已有学者 ¨ 对结构较为简单的圆柱齿轮进行了 工等诸多领域中代替直齿锥齿轮实现相交轴问的运 有限元模态分析，得到了各阶固有频率和振型；也有 动传递。弧齿锥齿轮常用作关键的传动部件，例如 学者研究了旋转状态下离心力对于圆柱