齿根应力与齿根的计算方法进展与比较研究.pdf

第 28 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　齿根应力与轮齿弹性变形的计算方法进展与比较研究 　　　　　　　　　　　　　　　　 1 ( ) 文章编号 :1004 - 2539 2004 05 - 0001 - 06 齿根应力与轮齿弹性变形的计算方法进展与比较研究 周长江1 ,2 　唐进元1 ,2 　吴运新1 ,2 ( 1. 中南大学 , 　湖南 长沙 　410075) (2 . 重庆大学机械传动国家重点实验室 , 　重庆 　400044) ( 摘要 　在齿根应力与轮齿弹性变形方面 ,较为详细地评述了直齿轮的静态/ 准静态计算方法 解析 ) 法 、试验法 、数值法 的进展 、特点及应用 。对典型的分析方法进行了比较研究 ,并提出了作为 CAE 的核 心 ,有限元法在现代齿轮传动系统设计中具有良好的应用前景 。 关键词 　齿根应力 　轮齿变形 　计算方法 　比较研究 把轮齿变形分解为弯曲变形 、剪切变形和压缩变形 。 　　引言 Merritt [5 ]在Lewis 公式中增加了考虑载荷径 向分量的 随着齿轮传动向重载 、高速 、低噪声 、高可靠性的 项 。梅尔根据凯克的光弹实验结果 ,建议用“30°切线 α [6 ] 方向发展 ,现代齿轮传动设计对系统的静/ 动态特性提 法”确定 = 20°时渐开线齿廓的最弱截面 。Niemann 出了更高的要求 。齿轮设计的主要内容在强度设计 , 提出了考虑弯曲、抗压及剪切应力在 内的名义应力 。 其核心是轮齿 。从而 ,建立精确的计算模型 ,准确求解 Wellauer [7 ] 引入齿宽方向分布载荷对齿根应力的影响 。 受载轮齿的应力与变形意义显著 。其意义是 Cornell [8 ]和 Tavakoli [9 ] 提出了轮齿弹性变形的数值积 ①轮齿应力分析是齿轮承载能力计算的基础 ; 分法 ,综合考虑了弯曲、剪切 、赫兹接触 、齿根圆角半径 ②轮齿变形分析则是齿轮传动动态性能与齿廓 以及轮体弹性等引起的变形 。1982 年 ,A GMA 在 Lewis 修形研究的依据 。 公式的基础上 ,经过不断的修正 ,提出了考虑弯曲和压 在轮齿应力与变形研究方面 , 国内外的学者采用 缩效应的弯曲强度设计公式 。至此 ,齿根应力计算中 ( ) 不同的分析方法已经获得了许多有益的成果 。下文就 的“平截面法”图2 为 ISO 及绝大多数国家所采用 。 直齿圆柱齿轮 ,简要评述了典型的静态/ 准静态计算方 而由大量试验得知 ,齿根弯曲疲劳裂纹发生在局 法的进展 ,并进行了比较研究 。 部应力最大的地方 ,且裂纹是沿着过渡曲线的法线方