直齿行星齿轮传动动力学研究现状及展望

行星齿轮传动动力学研究现状及展望

行星齿轮传动动力学研究现状

在20世纪40、50年代一些学者已经开始对行星轮系在静态条件下的载荷分配均匀性进行了研究。随着齿轮动力学的蓬勃发展，国内外学者对星型轮系和行星轮系的动力学问题从理论和实验两方面都进行了相关研究。

在国外，对这个问题的研究包括:Cunliffe等人(1974)、Botman(1976)、Velex 和Flamand(1996)研究了行星轮系的模式和自由振动[1~3]；Hidaka(1979、1980)对齿圈跳动对轮齿载荷的影响进行了动力学分析[4]；Kasuba和August(1984)研究了齿轮啮合刚度的变动；Ma和Botman(1984)研究了时变啮合刚度、齿轮误差和偏心对行星轮间载荷分布的影响[5]；August和Kasuba(1986)研究了扭转振动和动态载荷[6]；Kahraman(1994)建立了非线性平面时变模型，紧接着建立了三维模型，对行星轮的分布位置对系统的动态响应的影响作了研究并将模型缩减为纯扭转模型来预估系统的固有频率和振动态[7]；Kahraman和Blankenship(1994)利用斜齿轮的三维模型研究了行星轮啮合相位对均载的影响[8]；Agashe(1998)和Parker等(2000)用有限元模型研究了行星轮的分布位置对系统的动态响应的影响[9]；Daniel R.Kiracofe和Robert G.Parker（2007）对一种复合行星轮系的结构振动模式进行了分析，研究了行星轮不对称分布时系统的固有特性[10]；Guo YC和Parker RA （2008）研究了复合行星齿轮传动系统各啮合副啮合相位之间的关系，运用啮合齿轮的时变啮合齿数函数描述相对啮合角[11]。

在国内，对行星齿轮传动的研究相对较少，主要有李润方研究了行星齿轮传动的动力学特性[12]；2000年袁茹等人研究了浮动构件的支承刚度对行星齿轮功率分流动态均衡性的影响[13]；孙智民等人用数值法求解得到系统在不同参数条件下的简谐、非简谐单周期、次谐波、拟周期和混沌稳态强迫响应[14]；2006年宋轶民，许伟东建立了2K-H行星传动的修正扭转模型并进行了其固有特性分析[15]；2009年陆俊华等人进行了行星传动动态均载特性的分析[16]；2009年潜波、巫世晶等建立了各种工况下的纯扭转线性动力学模型，并依据数学微分方程编制了相应程序对系统进行自由振动分析[17]。

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行星齿轮传动动力学研究展望

近半个世纪以来，科研人员对行星齿轮传动系统作了大量的研究工作，无论是理论研究，还是实验研究都取得了丰硕成果，但是有关行星齿轮的一些特性还没有研究透彻。许多问题还需进一步研究：

1.摩擦力是引起齿轮振动的一个重要激励源。对于普通定轴齿轮传动系统，已有很多学者对含摩擦力齿轮动力学模型进行了深入研究。但目前还没有在建立行星齿轮模型时考虑齿面摩擦力的研究文献。

2.复合行星轮系与简单行星轮系相比，可以承受更高的载荷和实现更大的传动比，但复合行星传动系统结构更复杂，影响其动力学特性的构件和因素很多。但是到目前为止，对复合行星齿轮传动动力学进行研究的很少。

3.由于行星齿轮传动结构复杂, 零件多, 为了比较全面的反应系统真实的动力学面貌, 迄今为止,所建立的动力学方程自由度均较多。这样, 为了求解系统的动力学响应, 所花的计算时间均较长。用这些模型来进行得星齿轮传动的动态优化设计几乎不可能。因此, 必须寻求即能反映系统的动力学本质,形式又较简单,自由度较少的动力学模型或者计算时间较少的仿真方法。

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