复合齿轮副振动特性仿真及试验研究摘要：针对少齿差行星减速器核心部件金属齿轮副变形补偿性较差等问题，设计吸振、变形补偿性较好的金属橡胶复合齿轮副，运用刚柔耦合多体动力学对复合齿轮副和金属齿轮副的振动进行仿真分析，并用试验的方法对两齿轮副在不同工况下的振动特性进行研究.仿真及试验结果表明，金属橡胶材料的加入改善了复合齿轮副的振动特性，复合齿轮副在啮合力、角加速度、传动效率和振动加速度方面要明显优于金属齿轮副，同时复合齿轮副传动平稳性得到了较大提升，仿真结果和试验结果基本吻合.关键词：复合齿轮副；金属齿轮副；刚柔耦合；振动；特性：TH113.1文献标志码：ANumericalandExperimentalInvestigationonVibrationCharacteristicsofaComplexGearPairWANG激axu1，2，HUANGWei1，XIAOKe1，LIJunyang1，XUTao1（1.TheStateKeyLaboratoryofMechanicalTransmissions，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China；2.SchoolofAeronauticsandAstronautics，SichuanUniversity，Chengdu610065，China）Abstract：Forametalgearpairinthecorepartsofplanetaryreducerwithfewteethdifference，theproblemsofpoordeformationcompensationcanbesolvedbydesigningametalrubbercomplexgearpair，whichreducesthevibrationandachievesdeformationcompensation.Thesimulationanalysiswithrigidflexiblecouplingmulti-bodydynamicswasusedtoverifythevibrationofthemetalrubbercomplexgearandmetalgearpair.Thevibrationcharacteristicsofthesetwogearpairsunderdifferentoperatingconditionswerealsostudiedbytheexperimentalmethod.Theresultsofsimulationandexperimentshowthatthevibrationcharacteristicsofthecomplexgearpairareimprovedbytheadditionofthemetalrubbermaterial，andthecomplexgearpairisobviouslysuperiortothemetalgearpairinmeshingforce，angularacceleration，transmissionefficiencyandvibrationacceleration.Thetransmissionstabilityofthecomplexgearpairisalsogreatlyimproved.Moreover，thesimulationresultsareconsistentwiththeexperimentalones.Keywords：complexgearpair；metalgearpair；rigidflexiblecoupling；vibration；characteristics?S着中国国民经济的快速发展，减速器已被广泛应用于航天航空、机器人、汽车、船舶和新能源机械等高精密工程行业[1-4].王家序等[5]发明了一种具有高刚度、小体积、轻量化和加工方便等特点的滤波减速器.为了进一步提高该减速器的传动特性，王家序等[6]又发明了基于橡胶合金的滤波齿轮.国外关于滤波齿轮传动副及其类似产品的研究较少，最初是由德国学者Erfinde[7]在其专利中提到过类似的齿轮机构，该齿轮选用橡胶材料为填充物.国内学者杜海伟[8]针对橡胶滤波减速器的振动特性做了比较深入的研究，得出了橡胶合金滤波减速器相对于一般的金属材料滤波减速器振动较小.危自强等[9]利用ADAMS虚拟仿真软件对橡胶合金滤波减速器进行了动力学仿真分析，得出了该减速器在不同转速下齿轮副的啮合力变化规律.官浩等[10]基于Romax齿轮修型软件对该高性能滤波减速器的齿廓进行修形，结果表明齿轮的单边修形效果较好.由于少齿差行星减速器具有传动比大、载荷大、精度高、效率好、高可靠、吸振和变形补偿等特点[11-12]，因而受到众多学者的关注.而滤波减速器属于少齿差行星减速器的一种，其核心是滤波齿轮传动副，其重要思想是利用高弹性的橡胶合金吸收传动过程中的振动冲击，并通过弹性材料的弹性变形来补偿齿轮副在制造和安装过程中出现的变形误差，能够有效地避免传动件出现“卡涩”、“卡死”等严重问题.但是之前研究的橡胶合金滤波齿轮却具有较小的刚度，易受到高低温等极端工况等工作环境的限制.为满足更高的性能需求，金属橡胶合金齿轮应运而生.在以往的传统全金属齿轮分析中常常忽略了非线性因素带来的干扰而导致分析结果不准确[13]，而基于多体动力学的刚柔耦合动力学理论在齿轮传动动力学仿真分析过程中的应用日益广泛[14-17].本文以金属橡胶复合齿轮副为主要研究对象，建立其刚柔耦合动力学模型，以...