交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副嚙合性能分析及疲勞壽命預(yù)估.pdf

1、小傾角船用齒輪箱通常采用變厚斜齒輪傳動(dòng)，該齒輪主要特點(diǎn)是各軸向截面齒廓的變位系數(shù)沿齒輪軸線依次變化，能很好地滿足小傾角齒輪箱中相交軸及交錯(cuò)軸間動(dòng)力傳遞的要求。論文以交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用空間齒輪嚙合原理、Hertz點(diǎn)接觸理論、動(dòng)態(tài)接觸分析方法及疲勞壽命評(píng)價(jià)理論，開展齒輪副尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)，變厚齒輪齒面創(chuàng)成和有限元建模，變厚斜齒輪副嚙合性能分析和疲勞壽命預(yù)估等方面研究，對(duì)合理選擇變厚齒輪的參數(shù)，提高交錯(cuò)軸變厚斜齒輪的承載能力，

2、延長(zhǎng)齒輪箱使用壽命具有重要理論意義及工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文的主要研究工作如下：
　?、俑鶕?jù)變厚斜齒輪加工原理，引入假想公共齒條概念，根據(jù)空間齒輪嚙合原理對(duì)交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副的齒形參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)小傾角船用齒輪箱尺寸要求，設(shè)計(jì)了一對(duì)交錯(cuò)軸變厚斜齒輪。
　?、诶谬X條刀具齒廓方程，推導(dǎo)變厚斜齒輪模擬加工的坐標(biāo)變換矩陣，建立變厚斜齒輪齒面方程；根據(jù)錐形齒輪嚙合原理，確定交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副的裝配關(guān)系，借助Matlab和UG

3、軟件構(gòu)建了交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副的裝配模型。
　　③應(yīng)用共軛曲面理論，計(jì)算交錯(cuò)軸變厚斜齒輪的主曲率和主方向，結(jié)合Hertz點(diǎn)接觸理論，校核了齒輪副的齒面接觸強(qiáng)度；推導(dǎo)交錯(cuò)軸變厚斜齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算公式，校核了齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度；在ANSYS軟件中，建立齒輪副靜力接觸有限元模型，仿真得到交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副的齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力，與理論計(jì)算結(jié)果吻合良好，驗(yàn)證了理論計(jì)算及仿真方法的正確性。
　　④在ANSYS/LS-DYNA軟件中

4、，對(duì)交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副進(jìn)行網(wǎng)格離散和邊界條件施加，生成動(dòng)力接觸有限元模型；通過仿真分析，得出交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副的動(dòng)態(tài)應(yīng)力云圖，研究了嚙合過程中齒輪副接觸力和傳動(dòng)誤差的變化規(guī)律。
　?、菀試Ш线^程齒輪副動(dòng)態(tài)接觸力為疲勞分析的載荷譜，基于GL規(guī)范計(jì)算齒輪材料的S-N曲線，結(jié)合靜力分析所得的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果，利用ANSYS/FE-SAFE軟件對(duì)交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副進(jìn)行疲勞壽命分析，得出齒輪副的對(duì)數(shù)疲勞壽命及疲勞安全系數(shù)，分析了齒面粗糙度和載荷