基于曲线优化提高齿轮弯曲强度的方法-长安大学学报.PDF

第 卷 第 期 长安大学学报（自然科学版） ３５ ６ Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．６ 　 　 年 月 ２０１５ １１ （ ） Ｎｏｖ．２０１５ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈａｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔ ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ 　 ｇ ｙ 文章编号： （ ） １６７１８８７９２０１５０６０１５２０７ 基于曲线优化提高齿轮弯曲强度的方法 ， １２ １ １ １ 赵向飞 ，张敬彩 ，刘红旗 ，王宝超 （ 机械科学研究总院 中机生产力促进中心，北京 ； 北京科技大学 机械工程学院，北京 ） １． １０００４４ ２． １０００８３ 摘 要：为了提高渐开线齿轮齿根的承载能力，结合啮合原理和 ＡＰＤＬ语言对齿条型刀具展成的 　 齿轮进行了参数化有限元建模。采用有理二次Ｂｅｚｉｅｒ曲线替代齿轮原有的齿根过渡曲线，应用 ＡＮＳＹＳ内嵌的优化方法寻求有理二次Ｂｅｚｉｅｒ曲线权因子的最优解使齿根弯曲拉应力最小，通过 悬臂梁模型对优化结果进行解析计算并对啮合齿轮进行三维有限元接触应力分析。研究结果表 明：对于给定参数齿轮，优化齿轮相对未优化齿轮齿根弯曲拉应力降低了约２１％，解析计算结果与 数值仿真结果基本一致，验证了优化结果的准确性；三维接触分析的等效接触应力基本不变而接触 应力稍有减小，由于加载位置和有限元模型的不同，齿根弯曲拉应力降低的百分比有所减小。但综 合来看，在齿面接触强度稍有提高的情况下，优化的齿轮比未优化的齿轮表现出较高的齿根弯曲强 度，对齿轮的传动非常有利。 关键词：机械工程；渐开线齿轮；有限元；齿根过渡曲线；弯曲应力 中图分类号： 文献标志码： ＴＨ１３２．４１３ Ａ 　　　 犐犿 狉狅狏犻狀 犲犪狉犫犲狀犱犻狀 狊狋狉犲狀狋犺犫犪狊犲犱狅狀犮狌狉狏犲狅狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀 狆 犵犵 犵 犵 狆 ， １２ １ １ １ ， ， ， ＺＨＡＯＸｉａｎｆｅｉ ＺＨＡＮＧＪｉｎｃａｉ ＬＩＵＨｏｎｉ ＷＡＮＧＢａｏｃｈａｏ ｇ ｇ ｇｑ （ ， ， １．ＣｈｉｎａＰｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔＣｅｎｔｅｒｆｏｒＭａｃｈｉｎｅｒ ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍ ｏｆＭａｃｈｉｎｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏ ｙ ｙ ｙ ｙ ｇｙ ， ； ， Ｂｅｉｉｎ １０００４４ Ｃｈｉｎａ ２．Ｓ