17、非对称齿渐开线圆柱齿轮动态分析的虚拟工具

非对称齿渐开线圆柱齿轮动态分析的虚拟工具

1. 引言

在机械动力传输设备领域，对高性能的需求不断增长，这种需求体现在高负载能力、高耐久性、低成本、长寿命和高速度等方面。为满足这些需求，齿轮设计不断创新，非对称齿齿轮应运而生。非对称齿齿轮的驱动侧齿形与齿背侧齿形不对称，这种特殊的几何形状在齿轮单向负载的特殊应用中具有显著优势。

由于高速旋转是对齿轮性能要求较高的工况之一，因此了解非对称齿齿轮在高速下的动态行为至关重要。这有助于揭示动态负载和振动等有害特性。利用计算机辅助数值模型分析是研究齿轮动态行为的有效方法。

过去的研究中，许多学者对非对称齿轮的设计和应力分析进行了探索。在过去二十年里，大量研究评估了非对称齿轮在高性能应用中替代传统齿轮的可能性。研究中采用了多种标准（如ISO 6336、DIN 3990）、分析方法（如直接齿轮设计法、齿面接触分析）和数值方法（如有限元法）来比较传统齿轮和非对称齿轮在相同条件下的性能。近十年来，非对称齿齿轮的研究显示出其在提高齿轮箱可靠性和性能方面的潜力。非对称齿轮具有诸多优点，包括更高的负载能力、降低的弯曲和接触应力、更低的重量、更低的动态负载、减少的齿面磨损深度、更高的可靠性和更高的效率，这些优点都依赖于设计师对非对称齿的正确设计。

2. 对称齿渐开线圆柱齿轮的动态分析

在过去几十年里，齿轮动力学一直是齿轮领域的研究热点。随着齿轮设计对高速、低振动和重载的要求不断提高，齿轮传动系统的动态响应变得尤为重要。然而，众多的设计参数、制造和装配误差、齿形修改等因素使得理解齿轮动态响应变得困难。降低齿轮副的动态负载可以减少噪音、提高效率、延长点蚀疲劳寿命并防止齿轮齿失效。

许多研究人员对齿轮