Riassunto analitico
Il problema delle vibrazioni degli ingranaggi è comune nei sistemi di trasmissione di potenza. Una delle principali fonti di eccitazione delle vibrazioni nelle coppie di ingranaggi è la fluttuazione dell'errore di trasmissione. Ciò deriva da errori del profilo del dente, dal disallineamento e deflessione dei denti. La modifica del profilo del dente è un modo prevalente per ridurre il livello di vibrazione delle coppie di ingranaggi. L'analisi dinamica degli ingranaggi conici è essenziale per ridurre i problemi di rumore e vibrazione. Rumore e vibrazione sono problemi inevitabili nei sistemi di trasmissione, sono intensificati quando nel sistema appaiono alcuni fenomeni non lineari dovuti perdita di contatto tra i denti, ad esempio risposte non stazionarie o caotiche.
Questa tesi presenta diversi modelli per analizzare e studiare l'efficacia di diversi tipi di modifica del profilo per gli ingranaggi conici diritti e ingranaggi spiro-conici con gioco. Si analizzano le vibrazioni non lineari degli ingranaggi con diversi tipi di modifiche del profilo. Vengono esaminate tre condizioni per i profili dei denti: (i) modello con profilo a evolvente puro, (ii) modello con profilo del dente ottimizzato staticamente e (iii) modello con profilo del dente ottimizzato dinamicamente. La modifica del profilo del dente viene utilizzata nei modelli mediante Algoritmi Genetici per estrarre la migliore ampiezza e la lunghezza delle modifiche.
L'efficacia delle modifiche del profilo viene studiata per diversi casi. Per ogni caso, le risposte dinamiche non lineari vengono investigate mediante soluzioni numeriche. I risultati mostrano che, per i casi presentati, le modifiche del profilo appropriate sono in grado di ridurre il livello di vibrazione ed eliminare ampiezze di vibrazione elevate in regimi particolari.
Anche per gli ingranaggi spiro-conici vengono studiati nuovi tipi di modifica del profilo. Il nuovo tipo viene detto metodo dell’errore di trasmissione di ordine superiore (HTE). Sono studiate le vibrazioni nonlineari quando tale nuovo metodo HTE è applicato. I risultati dimostrano che la qualità di ingranamento degli ingranaggi conici a spirale HTE sembra più adatta rispetto a quella degli ingranaggi progettati con l'errore di trasmissione parabolica (PTE).
|
Abstract
The gear vibration problem is common in power transmission systems. One of the main sources of vibration excitation in gear pair is the variation of the transmission error. This arises from tooth profile errors, misalignment and tooth deflections. Tooth profile modification is a prevalent method in order to decrease gear pair vibration level. The dynamic analysis of bevel gears is essential for reducing noise and vibration problems. Noise and vibration are inevitable problems that are involved in transmission systems; they have intensified when some nonlinear phenomena like jump phenomenon, tooth separation and period doubling bifurcation appear in the system.
This thesis presents several models to analyze and investigate the effectiveness of different types of profile modification for the straight bevel gears as we as spiral bevel gears with backlash. Nonlinear vibration of straight and spiral bevel gears with different types of profile modifications is investigated. Three conditions for the teeth profiles are investigated: (i) model with pure involute profile, (ii) model with statically optimized tooth profile, and (iii) model with dynamically optimized tooth profile. Tooth profile modification is employed in models by means of Genetic Algorithm in order to extract the best amount and length of modifications.
The effectiveness of profile modifications are investigated for different case studies. For each case the nonlinear dynamic responses are investigated by means of numerical solutions. Results show that for the presented cases, suitable profile modifications are able to decrease the vibration level and eliminate some high vibration amplitudes in special frequency ratios.
For the spiral bevel gears new types of profile modification is also investigated. The new type is called as the higher-order transmission error (HTE) method. The nonlinear vibration of this novel HTE profile modification method is investigated in this thesis. The results demonstrate that the meshing quality of the HTE spiral bevel gears sounds more suitable than that of gears which were designed using the parabolic transmission error (PTE).
|
