人字齿轮传动的静态和动态接触特性研究.pdfVIP

人 字 齿 轮 T幸动 官 静 态 和 动 趸 矮 触 特 性 研 究 口 王艺杰 口 李建华 口 王三民 西北工业大学 机 电学院 西安 710072 摘 要 ：根据渐开线圆柱齿轮啮合原理，推导齿轮 的齿廓方程 ，建立精确的人字齿轮三维模型，对齿轮在静态和动态 接触情况下进行受力分析 。计算齿轮 的弯曲应力和接触应力，并且得到啮合过程 中随时间变化的齿轮应力分布曲线 讨论 了在静态接触情况下齿顶高系数和压力角对齿轮应力的影响，以及在动态接触过程 中齿廓修形对齿轮啮合特性的影响 ． 为齿轮传动 系统的设计和静 、动态接 触特性研 究提供相关数据 和理论依据 关键词 ：人字齿轮 静态接触 动态接触 齿廓修形 中图分类号 ：THl14 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—4998f2014110—0036—04 人字 齿轮传 动 具有传 动效 率高 、承 载 能力 大 、可 以 换 到 坐标 系 S 上 ，可求 得 共 轭齿 廓 厂2(即为 齿轮 齿廓 抵 消轴 向载荷 等优 点 ，因此广 泛应 用 于航空 传动 和舰 方 程 )，即 ： 船 动 力传 输 系统 。但齿 轮在 啮合过 程 中 ，随着 参 与啮 (2，2，1)r_M2】(l，Y】，1) 合 的轮齿 对数 的变 化 ，会 产生 齿 面弹性 变形 、齿轮 冲击 坐标变 换公 式 为 ： 等非 线性 现象 ，使齿 轮 的应力计 算变 得 复杂 ．因此 难 以 fcos~p2一sinq~2 r2sinq％--r~2cosqo21 l i 准确 地进 行齿 轮强 度校 核和 可靠性 计算 。传 统 的齿轮 l= 2 P1=fsinq~2 cos@2一r2cos@2一r2q~：2sin 2i 应力 计算 均 以公式 为基础 ，在 计算 时忽 略 了许 多 因素 ， l 0 0 l J 其结 果都 不 大理想 ；而 采用 有限元 法计 算齿 轮应 力 ．适 变 换 方 程 式 为 ： 用 于求解 齿轮 啮合 时 的变形 和受 力 ，具 有准 确 、有 效等 f2 lcos2——y1sln 2+r2s1n 2—7’22c0s2 ，1、 1 ． ． L 特 点 ，对 研究 齿轮 的接 触情 况有重 要 意 义 。本 文利用 y2=xislng：)24-YICOS 2--r2cos 2--r2~472Sln 2 ANSYS商 用 有 限元 软件 ，建 立 人字 齿 轮 模 型 ．分 析 齿 将 式 (2)和 式 (I)联 立 并 结合 边 界 条 件 ，求解 得 到 轮在 静态 接触情 况 下 的受 力 、动态 啮合 过程 中应 力 的 齿 轮齿 廓 曲线上 的离 散 点 ．然 后 利用 APDL语 育 重构 变化 、齿 轮参数 和 齿廓修 形对 齿轮 应力 的影 响 ．为齿轮 齿面 并 结合 几何 关 系创 建 人 字 齿轮 实体 装 配模 型 ，如 的设 计和 制造 提供 有参 考价 值 的结 论 。 图 2所 示 1 人字齿轮建模 2 静态接触有限元分析 采用 APDL语 言 ，在 ANSYS中进行参 数 化 的精确