齿轮啮合刚度及齿轮动力学研究

科学发展　科学　与财富　齿轮啮合刚度及齿轮动力学研究　李阳－，温海涛ｚ　（１．沈阳机床股份有限公司沈阳第一机床厂车铣复合线：２．沈阳机床股份有限公司沈阳第一机床厂）　摘要：影响机床加工精度的误差主要表现在主轴、导轨、传动系统、机床零件的磨损等方面，其中对主轴误差影响最大。这是因为机床的高度自动化　，，●●●　●●，，、，●　●●　对主轴的转速、功率、变速响应及稳定性、刚度和回转精度、主轴转速变化范　等提出了更高的要求。　关键词：机床主传动；啮合刚度；齿轮动力学　引言　能原理。　主轴ｔ的部件在ＪＪｌ】工时处于中高速旋转的状态．这就要求主传动部分　具有良好的动态特性。影响主传动的动态特性包括主轴本身结构参数因　解析法中的“悬臂梁”为代表的轮荫模型存在如Ｆ不足：①粗短的轮衡　无法满足标准粱模型所要求的长高比：②齿廓梯度的急剧变化和齿根应力　素、主轴和轴承之间的结合部的动态特性以及传动齿轮的动态性能。　１齿轮轮应力应变方法研究　现代齿轮传动系统对齿轮的静／动态特性提出了更高的要求。齿轮的　变形包括在齿面接触区域变形和整体的弯曲变形以及剪切变形等。对齿轮　的设计而言，建立精确的计算模型，准确求解受载轮齿的应力与变形是齿　轮设计的关键。轮齿应力分析和轮齿变形分析是齿轮设计的重中之重：①　轮齿应力分析是齿轮承载能力计算的基础；②轮齿变形分析则是齿轮传动　动态性能与齿廓修形研究的依据。轮齿应力与变形研究方面，齿轮研究者　采用不同的分析方法并且已经获得了许多成果。　ｒ悬臂梁模型　解析法｛ｆ　材料力学法｛臂板模型　【　向　・ｔＩ：－楔模　应力　材料力学法：保角映射法　变形　ｒ订限差分法　计算　数德法｛边界元法　方法　彳丁限元法　ｒ光测力学法　实验法ｉ电测力学　图１－１齿轮应力应变计算方法　关于齿轮轮齿的弯曲应力和变形计算方法大致有材料力学方法、弹性　学方法和数值方法。弓｛入各类齿轮标准的是经典的材料力学计算方法，　考虑弯曲和压缩效应的弯曲强度设计公式　齿根应力计算中的“平截面法”　（图１—２ａ）为绝大多数国家所采用。由大量试验得知，齿根弯曲疲劳裂纹发　生在局部应力最大的地方，且裂纹是沿着过渡曲线的法线方向，因此着重　研究折截面ＡＤＢ（图１—２ｂ）　的应力变化规律更合适，即“折截面法”。　ａ平截面法　ｂ折截面法　图ｌ一２截面法　材料力学法由于模型与实际齿形相差较大，因而较难准确地反映复杂　齿形、过渡曲线以及传动系统对轮齿应力和变形的影响。以保角映射法为　代表的平面弹性　学法应运而生。保角映射法的实质是将轮齿曲线边界映　射为直线边界，由作用在半平面上集中力复变函数求解出半平面的位移场，　从而得到轮齿受载点的应力和变形。　随着计算技术的发展，工程中的数值方法在求解精度和经济效益上都　有很大的改进和发展。在接触问题的研宄传统Ｅ主要以Ｈｅｒｔｚ接触理论为　基础。利用计算机技术，人们提出了各种适用而有效的数值计算方法，如有　限元法，边界元法和数学规划法等。其核心是泛函、变分原理和最小势（余）　—　８４　集中无法用等强度梁理论来模拟；③计算加载点和危险截面位置的确定需　完善：④不能直接汁算齿间载荷分配、齿向载荷分布、传动系统变形以及齿　轮制造、装配误差与磨损的影响。　保角映射法在轮齿应力与变形的精确求解中较“悬臂粱”轮齿模型进　步，但这种方法也存在一定的局限性：①映射函数的精确程度及计算公式　的复杂性，很难向空间弹性问题推广：②考虑复杂齿形、轮缘厚度、支承条　件乃至整个传动系统时建模与计算困难；③计算中很难记入加工误差、装　配偏差及磨损等因素。　实验分析方法在齿轮应力和变形的研究进程巾起着重要的作用，如①　对理论计算的解析解进行验证；②把一些经验公式进行回归拟合。但也不　能完全用这种方法进行齿轮的分析和设计，用这种方法①不能完全模拟材　料特性和边界条件；②实验原理、光路仪器、图像采集和数据处理相关的试　验误差会给结果带来很大影响。　目前，光弹法大多用于定性验证和探索性研究，在精细分析中作用有　时受到限制。数值分析方法在齿轮的弯曲应力，齿面应力应变方面起到较　大作用。其应用范围已不局限于应力应变分析的各个方面，齿轮弹性有限　元分析已经成为齿轮综合刚度分析、理想修形曲线和轮齿齿形设计的基　础。由于运用有限元方法在模型的选择上因设计者而异，不同的有限元模　型所得的计算结果相差很大，而且模型的选择与设计者的经验有很大关　系。用有限元方法解决三维问题时。把求解区域划分单元，离散化非常困　难，模型复杂，数据量大，需要求解的线性代数方程阶次高等因素，对设计　者要求较高。　２齿轮啮合刚度及齿轮动力学研究　在齿轮传动中，由轮齿的弹性变形引起的刚度激励是齿轮啮合的主要　动态激励之一，确定啮合轮齿的啮合刚度一一真是齿轮动力学的重要任务。　齿向载荷分布步是均匀的，尤其是斜齿轮传动中轮齿啮合的接触线是倾斜　的，接触线上的载荷分布是非均匀的，齿轮轮齿不能简化为　：维平面问题，　而必须作为三维问题进行分析，因而使其啮合刚度的计算变得更为复杂。　求解齿轮啮合刚度的方法主要有三种：①将齿轮轮齿简化成悬臂板的方　法；②积分方程法；③有限元法。这三种方法都可以得到较为精确的结果，　然而，通常它们的表达式十分复杂，不利于求解齿轮系统的动力学方程。　由于齿向载荷分配复杂，ＩＳＯ在进行计算时加入了齿向载荷分配系　数，同过加入的系数使结果接近真实承载情况。很多学者对ＩＳＯ载荷沿接　触线载荷呈线性分布模型提出了置疑，提出了三次抛物线分布模型和ｎ次　抛物线模型。由此看出，基于ＩＳＯ的刚度计算方式欠妥。　３啮合歪斜度的计算　尼曼指出，工作情况下的啮合歪斜度为Ｆ　＝　＋　式中：　～齿轮齿向误差　ｅ——轴的平行度误差　（Ｉ『齿轮轴弯曲、扭转引起的齿向误差　影响啮合歪斜度的因素很多，各种因素又不是独立的，而是相互影响　的，为了分析问题和计算上的方便，按照误差的性质可分为如１＇＿‘三类：　（１）空间几何因素：它是由各种结构要素所决定的齿形在齿宽方向的误　差，如齿向误差、齿轮轴承孔的偏斜误差、轴承的径向间隙以及轴承与壳体　的配合间隙等。　（２）机件的刚度因素：因为机件不是绝对的刚体，在载荷的作用　将发　生弹性变形，这些变形量将影响齿形在齿宽方向实际位置变化，如齿轮的　弯曲、扭转和接触变形、轴的弯曲扭转变形、齿面和壳体的变形等。　科学发展　科学与财富　浅析护士素质的培养与护理质量的提高　王洪清　（枣阳市吴店镇卫生院）　摘要：护理质量的提高，关键在于人员素质的提高，只有高素质的护士队伍，才能造就高标准的护理质量。现代护理要求以人为本的服务，就同护士　素质的培养与提高分不开。护士队伍的现状及社会的要求，促使我们在传授知识和技能的同时，更要激发她们的主观能动性，使她们保持积极、奋发向上　的工作热情。　关键词：护士；素质；护理：质量　随着社会的发展和医学科学的进步，提高护理质量成了人们日益关注　造一个和谐团结的集体氛同，使她们知道集体的重要，融人集体之中，也能　感受到集体对她们的关心、支持和帮助。　２．３转变管理方式，培养责任感　的问题。护理质量除技术外，最关键的就是服务质量；而高素质的护士队　伍。是护理工作前进和发展的基础。怎样跟上及适应现代护理医学突１５ｌ猛　进的新形势，是当今摆在我们面前的重要课题。　在我国，由于诸多因素影响，护士培养途径具有多重性　一部分为院校　本科毕业，数量较少；一・部分为专科；另　’　种为中专。专科和本科生由高中　毕业再入校，而中专为初中毕业居多。由于年龄、家庭环境、教育水平的多　年轻人富有激情和创新精神，工作中对于她们好的想法要给予采纳或　鼓励，而不实用的应给予解释并指出不足；要调动她们的积极因素，尽量保　持她们对工作的热情。作为科室管理者要以激励、关心为主，帮助她们解决　学习、生活、工作上的难点或疑惑。工作中出现不足或差错，要注意询问，查　找原因，使她们在思想上认识到自己的错误和不足，能积极主动的去寻求　因素影响，使她们在思想观念、人生观、价值观等方面表现的良莠不齐，由　此造成人员素质参差不齐，为护理工作质量的好坏带来一定影响。为此，我　们应从护士的业务水平、心理素质、职业道德等素质培养方面抓起，从而提　高护理质量，收到良好的效果。　１加强业务理论知识的培训　１．１有计划的专业培训　解决的方法；管理上严格认真，坚持原则，但也要注重年轻人心理因素，发　挥其积极性和创造性。　３加强护士的心理素质修养　为适应现代护理学的发展，护理心理学成了当代护理工作中的一项重　要内容。良好的心理护理有利于缩短病程，促进病人康复。所以在心理素质　根据护士的知识结构情况进行有计划的专业培训，每月参加一次全院　性业务讲座，科里每周组织一次业务讲座及临床示教，以便系统掌握疾病　的发生发展及转变。　护士长就本专业护理特点，有计划安排讲课，每半月护理查房一次，由　责任护士准备，全科护士也要看书复习本病，由护士长主持，主要发言人将　结合此种疾病分析病历，汇报制度的护理计划，然后大家一起讨论，修正、　补充，护士长最后总结。通过护理查房，使全体护士对此种疾病有详细的了　解，从理论到实践均能掌握，从而提高护理质量。　１．２检查护士的业务及理论水平　护士长定期对各级护士进行考核，一般每月一次，内容为基础护理知　识，三基训练、消毒隔离等。对技术要求达到稳、准、快、好，为提高护理质量　打Ｆ良好的基础。　方面，护士必须做到对不同的病人，不同的心理状态，施以不同的心理护　理。如采用解释分析、安慰、暗示、转移情绪等手段达到缓解情绪，促进康　复，护士要有的放矢地通过自己的言行对病人施加心理影响，激发病人对　生活的热爱，使病人憧憬着美好的未来，从而树立起战胜疾病的信心。伴随　着良好的情绪，就会调动出病人机体的潜在积极因素，因而达到促进康复　的作用。　４培养护士树立良好的职业道德　职业道德即好的品行，包括理想和事业心，反映一个人的心灵，是人的　精华。影响护士职业道德的因素有以下两方面。　４．１环境因素　在实行计划经济向市场经济转轨的过程中，在体制、法制制度等方面　还不尽完善，尚未形成严格的制约机制的情况下，违反职业道德的现象时　有发生，致使一少部分护士职业道德观念淡漠，只满足于现状，不思进取，　１．３掌握一定的医疗知识　对各级护理人员，　要求具备相应的护理知识，技能外，还要掌握一定　的医疗知识，以防止医疗环节中由于知识贫乏等原因造成的意外差错，进　步发挥各级护理人员的主观能动性。通过以上业务素质的培养，使各级　护士都能熟练掌握各级技术操作，并能在实际工作中运用自如，从而提高　一只限于打针、发药而不做基础护理工作。个别护士态度生硬、言行、举止修　养差。配药、打针时有作弊现象，这些问题必须引起足够的重视。　４．２护理队伍本身的原因　一批忠于护理专业的老护士陆续离开护理队伍，有的走上管理岗位，　护理质量。　有的离开临床。大部分青年护士学习上进，有较高的工作热情，但她们刚步　人社会，良好的职业道德尚未形成，易受各种因素的影响。为了培养接班　２培养与提高自身素质　２．１知其短处，纠正不足，虚心学习　工作或生活中要多看到他人的优点，学会接受他人的正确见解：要认　识到自己的不足，学会自律，学会敬业，学会尊重自己的职业，认识到自己　尊重别人才会尊重；要及时给予“加油”，多读书、读好书，认识到护理工作　是多层次、有技术性的；随和大度，善商量，乐于采纳别人的正确和合理建　议，适当纠正自己的错误观点，补己之短。　２．２学会尊重与关心他人，言传身教　人，造就一支良好的护理队伍，必须把护士职业道德建设放到重要位置上。　根据以上情况，各医院应结合实际，制定整套的护理制度，做到处处有　常规，有质量标准，使护理工作有章可循，岗岗有人，人人有责，形成一个较　完善的质量管理系统，推动了护理专业的向前发展。　５结语　要提高护理质量，必须加强护士的思想教育、心理素质、职业道德素质　以及业务水平的管理，努力掌握过硬的护理专业基本技能和基础理论知　识，树立无私奉献的精神和扎实的工作作风，使护士素质和护理水平达到　一医院是一个特殊的与人交往最多的地方，看到的、体会到的东西更多、　更复杂。而作为科室的资深老师，在最初的带教中是很关键的；在思想感　情、风度仪表和为人处世方面都具有言传身教、潜移默化的作用。科室要创　个更高的境界。■　作者简介：王洪清，女，枣阳市吴店镇卫生院，护士专业。　ｐ）工作条件因素：上述条件是内因，工作条件则是外因，它通过内因而　引起的齿形在齿宽方向的变形，如传递的载荷及轴向力的匹配将引起机件　的倾斜和变形，１．：作温度的不同将引起热变形的不均匀，跑合效果将改善　齿形在齿宽方向的接触。一　参考文献　…孟光，孟国庆，詹世革等．关于加强针对国家重大装备的动力学与控　制研究的建议．力学进展，２００７，３７（１）：１３５—１４２　［２］张春梅，田效伍．提高主轴轴承精度和刚度的措施，机床与液压，　２００４，９：１９５—１９　８５　一