交錯軸變厚斜齒輪副嚙合性能分析及疲勞壽命預估.pdf

1、小傾角船用齒輪箱通常采用變厚斜齒輪傳動，該齒輪主要特點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軸間動力傳遞的要求。論文以交錯軸變厚斜齒輪副為研究對象，綜合運用空間齒輪嚙合原理、Hertz點接觸理論、動態(tài)接觸分析方法及疲勞壽命評價理論，開展齒輪副尺寸參數(shù)設(shè)計，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估等方面研究，對合理選擇變厚齒輪的參數(shù)，提高交錯軸變厚斜齒輪的承載能力，

2、延長齒輪箱使用壽命具有重要理論意義及工程應用價值。
　　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交錯軸變厚斜齒輪副的齒形參數(shù)進行計算，根據(jù)小傾角船用齒輪箱尺寸要求，設(shè)計了一對交錯軸變厚斜齒輪。
　　②利用齒條刀具齒廓方程，推導變厚斜齒輪模擬加工的坐標變換矩陣，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)建了交錯軸變厚斜齒輪副的裝配模型。
　　③應用共軛曲面理論，計算交錯軸變厚斜齒輪的主曲率和主方向，結(jié)合Hertz點接觸理論，校核了齒輪副的齒面接觸強度；推導交錯軸變厚斜齒輪彎曲應力計算公式，校核了齒輪的齒根彎曲強度；在ANSYS軟件中，建立齒輪副靜力接觸有限元模型，仿真得到交錯軸變厚斜齒輪副的齒面接觸應力和齒根彎曲應力，與理論計算結(jié)果吻合良好，驗證了理論計算及仿真方法的正確性。
　?、茉贏NSYS/LS-DYNA軟件中

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