準(zhǔn)雙曲面齒輪嚙合沖擊及其對齒根裂紋的影響.pdf

1、準(zhǔn)雙曲面齒輪與一般的弧齒錐齒輪主要差別在于小齒輪的偏置，可以用于實現(xiàn)交錯軸的運動以及動力傳遞。準(zhǔn)雙曲面齒輪可以實現(xiàn)雙跨支撐，在傳動比較大時增加小輪直徑從而增強小輪剛度和齒輪副強度，提高齒輪副在傳動過程中的穩(wěn)定性。準(zhǔn)雙曲面齒輪多用于轉(zhuǎn)速較高或者載荷較大的關(guān)鍵傳動系統(tǒng)當(dāng)中。工作環(huán)境使其在傳動過程中具有較大的嚙合接觸沖擊力，因此準(zhǔn)雙曲面齒輪嚙合傳動動力學(xué)特征的研究對于提高齒輪副嚙合傳動性能具有重要指導(dǎo)意義；齒根裂紋是輪齒疲勞斷裂問題研究的主要

2、對象之一，目前關(guān)于齒根裂紋問題的研究主要集中于裂紋前緣應(yīng)力強度因子的有限元仿真計算，很少有研究涉及到嚙合接觸沖擊狀態(tài)下齒根彎曲應(yīng)力的變化；另外由于準(zhǔn)雙曲面齒輪具有復(fù)雜的空間幾何特點，齒輪副三維造型比較困難，在進行以上分析之前，必須建立準(zhǔn)確、有效的準(zhǔn)雙曲面齒輪副三維模型。
　　基于準(zhǔn)雙曲面齒輪應(yīng)用研究中存在的這些問題，本文完成了以下工作，并得到了相應(yīng)的研究結(jié)果：
　　(1)提出了一種基于布爾運算的小齒輪造型方法，并建立了齒輪副

3、三維模型。根據(jù)準(zhǔn)雙曲面齒輪的加工方法，結(jié)合嚙合原理，利用MATLAB計算出了齒輪坯幾何參數(shù)以及大輪齒面離散點參數(shù)，并通過三維造型軟件建立了大齒輪的三維實體模型；基于準(zhǔn)雙曲面齒輪副中齒輪的空間相對位置關(guān)系，利用布爾減運算功能完成了小齒輪的三維造型。通過裝配干涉以及動力學(xué)特性分析驗證了齒輪副傳動性能的可靠性。
　　(2)研究了準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動的動力學(xué)特性以及嚙合力的影響因素，揭示了摩擦、轉(zhuǎn)速等對嚙合沖擊的影響。在齒輪副三維模型的基礎(chǔ)上

4、于Adams中建立了準(zhǔn)雙曲面齒輪動力學(xué)特性分析有限元模型，詳細(xì)研究了摩擦條件和轉(zhuǎn)動速度等在對嚙合力的影響；并研究了嚙合過程中瞬時沖擊狀態(tài)下嚙合沖擊力的特點。研究發(fā)現(xiàn)，嚙合沖擊劇烈程度隨著轉(zhuǎn)速的增加而迅速增加，隨著載荷的增加逐漸降低；而摩擦對嚙合沖擊的影響比較微弱。
　　(3)分析了嚙合沖擊對齒根彎曲應(yīng)力以及齒根裂紋的影響。在ANSYS分析了齒輪靜態(tài)接觸時的齒根彎曲應(yīng)力；利用Adams分析了動態(tài)接觸狀態(tài)下小齒輪的有效轉(zhuǎn)矩，并計算了在