弧齒錐齒輪參數(shù)化建模及有限元接觸分析.pdf

1、弧齒錐齒輪傳動有重載荷、噪音小、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)勢，因此大量應(yīng)用在航海、航空、汽車、直升飛機(jī)等重要領(lǐng)域；由于多應(yīng)用于重要部件當(dāng)中，且處在高轉(zhuǎn)速和重載荷的工況下，其失效所帶來的后果是十分嚴(yán)重。它的失效形式主要是輪齒表層剝落和疲勞，是由于接觸應(yīng)力過大或交變接觸應(yīng)力而造成的。所以弧齒錐齒輪接觸應(yīng)力的分析研究，對于提高弧齒錐齒輪傳動的可靠性和傳動質(zhì)量具有重要意義。
　　 本文根據(jù)弧齒錐齒輪的嚙合原理和齒面成形原理，推導(dǎo)出了弧齒錐齒輪的嚙

2、合方程、弧齒錐齒輪齒面方程表達(dá)式，詳細(xì)推導(dǎo)了球面漸開線齒廓方程，根據(jù)平頂產(chǎn)形輪加工弧齒錐齒輪的原理，計(jì)算出實(shí)際生產(chǎn)制造中刀具與齒坯之間的相互位置關(guān)系。利用Pro/E的實(shí)體造型功能，建立弧齒錐精確實(shí)體模型。編寫并執(zhí)行Pro/E程序，建立各個參數(shù)之間的關(guān)系式，改變齒輪各項(xiàng)幾何參數(shù)：壓力角、齒數(shù)、螺旋角等即可生成新的齒輪模型，從而實(shí)現(xiàn)造型的參數(shù)化，使得齒輪建模效率大大提高。這種弧齒錐齒輪參數(shù)化建模方法易于掌握，精度高，便于后期設(shè)計(jì)分析加工。<

3、br>　　 基于ANSYS軟件建立弧齒錐齒輪三齒接觸計(jì)算模型，完成有限元網(wǎng)格劃分等前處理工作。對齒輪有限元接觸分析的接觸算法和加載方法進(jìn)行研究，確定了合適本文的加載方法和接觸算法；并通過反復(fù)計(jì)算，分析了不同接觸參數(shù)對計(jì)算結(jié)果的影響，對接觸參數(shù)進(jìn)行了合理的選擇。最終利用拉格朗日理論算法，計(jì)算在不同輸入扭矩工況下單齒在嚙合的整個過程中應(yīng)力的變化和分布情況。利用MATLAB的曲線擬合功能，根據(jù)有限元計(jì)算接觸應(yīng)力、理論計(jì)算接觸應(yīng)力隨輸入扭矩的

4、變化關(guān)系，擬合出其函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。對齒輪間的摩擦力進(jìn)行研究，分析不同滑動摩擦系數(shù)對接觸應(yīng)力、接觸摩擦應(yīng)力、接觸滑動位移的影響。計(jì)算弧齒錐齒輪各參數(shù)變動情況下齒面最大接觸應(yīng)力，分析各參數(shù)變化對齒面接觸強(qiáng)度的影響。最后通過赫茲理論公式的計(jì)算，比較有限元計(jì)算結(jié)果與赫茲理論公式計(jì)算結(jié)果的一致性，證明本文接觸分析方法能夠?qū)崿F(xiàn)弧齒錐齒輪接觸應(yīng)力的精確計(jì)算。研究了齒輪副軸交角偏差△E，齒輪副軸間距偏差△fA，齒輪副軸向位移偏差△fAM三種裝配偏差分別