加工誤差對圓柱斜齒輪承載能力的影響研究.pdf

1、斜齒輪傳動因其具有良好的傳動平穩(wěn)性和高的承載能力在機(jī)械式變速器中得到了廣泛的應(yīng)用。在斜齒輪加工過程中會因加工原理和工藝系統(tǒng)等方面的原因產(chǎn)生加工誤差，而加工誤差的存在會加劇齒面局部點(diǎn)蝕和磨損，引起齒輪過早的失效，對齒輪使用壽命和承載能力帶來明顯的影響。因此，為了提高機(jī)械式變速器的服役性能和使用壽命，開展了加工誤差對圓柱斜齒輪承載能力的影響研究，主要內(nèi)容如下：
　　在齒輪測量儀上測量了某微型車機(jī)械式變速器斜齒輪齒面上的齒廓誤差和齒向誤

2、差等，在對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，得到了斜齒輪齒面誤差的分布規(guī)律，為推導(dǎo)含有誤差的齒面方程提供依據(jù)。
　　從斜齒條刀具加工制造誤差出發(fā)，根據(jù)齒輪嚙合原理和刀具的幾何結(jié)構(gòu)特征，建立了含加工誤差的斜齒條刀具與被切削齒輪齒面誤差之間的映射關(guān)系，推導(dǎo)了含有齒廓誤差、齒向誤差等的斜齒輪齒面方程，為建立含誤差的斜齒輪幾何模型和有限元模型提供了理論依據(jù)。
　　基于含加工誤差的斜齒輪齒面方程，在ANSYS_APDL語言環(huán)境下，通過對

3、生成的齒面誤差點(diǎn)進(jìn)行曲面重構(gòu)，建立了含加工誤差的斜齒輪幾何模型和有限元模型，該建模方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠在ANSYS中直接引入齒輪加工誤差以及實(shí)現(xiàn)模型的快速修改。由該建模方法獲取的模型與在UG中建立的五齒模型和整齒模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，兩種建模方法計(jì)算的相對誤差在5％以內(nèi)，驗(yàn)證了本文所提建模方法的可行性和準(zhǔn)確性。
　　基于含齒廓誤差、齒向誤差和齒距誤差的有限元模型，研究了單一加工誤差對圓柱斜齒輪不同方面承載能力的影響規(guī)律，在不同精度等級

4、下（如無誤差、5級和7級等），對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，齒廓誤差、齒向誤差和齒距誤差降低了齒輪的接觸和彎曲強(qiáng)度，改變了齒輪的載荷分布以及縮小了齒輪的接觸面積。其中齒距誤差的影響最大，齒廓形狀誤差和齒向形狀誤差次之，齒廓傾斜誤差和齒向傾斜誤差影響最小。同時(shí)，齒向形狀誤差對齒輪承載能力的影響取決于誤差的形狀、周期和幅值，并且齒向形狀誤差和齒廓形狀誤差主要影響軸向齒面載荷、接觸和彎曲應(yīng)力的分布，易導(dǎo)致局部接觸應(yīng)力的增加，7級精度下的接觸

5、應(yīng)力增量約為5級精度下的兩倍。齒向傾斜誤差和齒廓傾斜誤差將引起最大齒向載荷分布、接觸和彎曲應(yīng)力朝著靠近齒頂或齒根位置偏移，并且誤差越大，這種最大偏載量變化的更加明顯。
　　最后研究了多種加工誤差組合分別對齒向接觸應(yīng)力的影響。研究表明，誤差的組合對齒向接觸應(yīng)力的影響具有一定的“累加”性，并且都大于單個的齒廓傾斜誤差和齒向傾斜誤差組合下對接觸應(yīng)力的影響。說明多種誤差組合在一定程度上縮短了齒輪的使用壽命。
　　含加工誤差的斜齒輪齒