航空高速薄辐板弧齿锥齿轮行波共振动力学响应特性与试验

针对航空高速薄辐板弧齿锥齿轮在工作中由于行波共振导致轮齿断裂故障频发,其行波共振动力学响应特性不清晰的问题,建立了一种基于显式算法的航空薄辐板弧齿锥齿轮瞬态接触动力学分析模型。考虑齿轮转速、扭矩以及时变啮合刚度的影响,计算齿轮动频值进而对行波共振点进行精准预测,研究了行波共振下齿轮轴向振动位移和动应力的动态响应特性以及振动位移场和应力场的分布规律。研究结果表明：在三节径前行波共振工况下,从动锥齿轮轴向振动位移场在周向呈现谷峰交替的三峰三谷扇形分布快速迁移的特征,行波迁移方向与齿轮转动方向相同、迁移速度远高于齿轮的旋转速度;振动应力场在周向表现为三峰的花瓣状分布形式,在齿根槽位置和齿面啮合位置存在应力集中现象;振动位移和应力响应均表现为高次谐波振动密集分布的特征。试验测量从动锥齿轮三节径前行波共振转速与仿真计算预测的行波共振转速的相对误差为1.1%,试验测量的应力值与仿真提取分析的应力值两者量级相当,验证了行波共振点预测的准确性及瞬态接触动力学分析模型的有效性。