基于滾齒加工的圓柱齒輪嚙合仿真及疲勞分析.pdf

1、輕量化是當(dāng)前裝備制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，減速器作為各種機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)部件對(duì)整機(jī)的輕量化具有至關(guān)重要的作用。減速器的核心部件是齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中以圓柱齒輪傳動(dòng)應(yīng)用最為廣泛。要實(shí)現(xiàn)減速器的輕量化設(shè)計(jì)，必須實(shí)現(xiàn)圓柱齒輪傳動(dòng)的嚙合仿真與疲勞分析。嚙合仿真與疲勞分析結(jié)果的可靠性取決于分析方法的正確性和模型精度。齒輪副的嚙合是非線性的，有限元瞬態(tài)嚙合分析可以有效解決非線性問(wèn)題。齒輪的模型精度主要取決于齒面精度，它直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此齒面

2、精確建模是輕量化設(shè)計(jì)的前提。
　　滾齒加工具有加工連續(xù)、加工效率高的特點(diǎn)，是目前圓柱齒輪最常用的加工方式，本文針對(duì)圓柱齒輪輕量化設(shè)計(jì)問(wèn)題，提出一種基于滾切加工原理的圓柱齒輪精確建模方法。首先根據(jù)空間嚙合原理，采用通用滾刀切削面參數(shù)方程推導(dǎo)了圓柱齒輪的通用齒面方程；選用阿基米德滾刀并建立刀庫(kù)，將標(biāo)準(zhǔn)刀具參數(shù)代入通用齒面方程可獲得相應(yīng)切削面的參數(shù)方程；基于B樣條曲面插值原理實(shí)現(xiàn)了圓柱齒輪齒面的精確建模，建立簡(jiǎn)化的圓柱齒輪單齒模型，映射

3、網(wǎng)格劃分后陣列獲取多齒模型，通過(guò)無(wú)側(cè)縫裝配建立齒輪副簡(jiǎn)化有限元裝配模型。
　　瞬態(tài)嚙合分析是連續(xù)對(duì)多個(gè)嚙合位置進(jìn)行靜力學(xué)分析，是為了獲取齒輪的最大應(yīng)力而對(duì)輪齒副在嚙合過(guò)程中應(yīng)力變化歷程進(jìn)行研究的一種方法。本文利用 ANSYS軟件的仿真分析功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)齒輪副的瞬態(tài)嚙合分析，通過(guò)仿真實(shí)例準(zhǔn)確模擬和獲取齒輪副在任意嚙合位置的應(yīng)力水平與嚙合特性；通過(guò)與其他建模方法對(duì)比分析表明，該方法能實(shí)現(xiàn)圓柱齒輪的精確建模，并且說(shuō)明了該種建模方法的重要性

4、和必要性。
　　在滾切加工原理的基礎(chǔ)上，本文對(duì)不同加工要素對(duì)齒輪強(qiáng)度的影響進(jìn)行了分析。另外，基于滾齒加工原理對(duì)輪坯偏心安裝的滾齒加工過(guò)程及齒輪齒形變化進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)偏心齒輪副的三個(gè)特殊位置及未偏心齒輪副的嚙合分析，來(lái)研究偏心距對(duì)齒輪強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，輪坯偏心安裝后任一嚙合位置的應(yīng)力水平較未偏心時(shí)都有所提高。
　　疲勞分析是對(duì)設(shè)計(jì)齒輪副能否達(dá)到設(shè)計(jì)疲勞壽命最直接的研究，通過(guò)獲取齒輪副的應(yīng)力循環(huán)特性下的疲勞壽命曲線，對(duì)齒