雙圓弧齒輪的嚙合特性研究及仿真.pdf

1、圓弧齒輪是一種高承載能力的動力傳動齒輪，具有很高的接觸強度和彎曲強度，傳動中嚙合面易形成動壓油膜，且具有良好的跑合性，因此，圓弧齒輪的應用研究受到許多國家的重視。圓弧齒輪傳動是一種軸向共軛、點嚙合制的齒輪傳動，運動的傳遞依靠接觸跡沿軸向移動實現。雙圓弧齒輪的輪齒是一個空間螺旋體，形狀非常復雜，其空間傳動的動態(tài)性能更加復雜，因而利用先進的設計計算方法和計算機技術對雙圓弧齒輪的傳動進行運動仿真及分析具有特別重要的意義。 本文運用仿真

2、技術對雙圓弧齒輪的嚙合傳動特性進行模擬，并對仿真結果進行分析。主要內容： 1)利用Pro/ENGINEER有限元軟件，模擬切削加工建立了雙圓弧齒輪精確的三維參數化模型和嚙合傳動模型； 2)利用Pro/MECHANICA的Motion獨立模式對雙圓弧齒輪傳動進行嚙合特性分析和運動分析； 3)雙圓弧齒輪嚙合傳動時對中心距的變位較敏感，因此，對中心距正、負變位的情況進行模擬仿真并分析。 研究成果： 1)

3、對雙圓弧齒輪傳動進行嚙合分析， Ⅰ.得到了雙圓弧齒輪進行仿真分析時的重合度公式ε=t/tpx n點接觸系數εnd=tnd/tpx n對齒嚙合系數εnz=tnz/tpx t為一個輪齒的齒面(包括凸齒面和凹齒面)接觸點從開始進入嚙合到脫離嚙合所用時間；tpx為這個齒的凸齒面(或凹齒面)進入嚙合到下一個齒相對應的凸齒面(或凹齒面)進入嚙合所用時間(即轉一個軸向齒距px所用的時間)；tnd表示n點接觸在一個軸向齒

4、距所用時間，tnz表示n對輪齒嚙合在一個軸向齒距所用時間。并與理論結果比較，得出誤差≤2％，此公式正確。 Ⅱ.對相同齒數、模數、壓力角、螺旋角，不同齒寬的雙圓弧齒輪傳動進行嚙合分析，得出齒寬加大，嚙合的齒對數、嚙合點數增多，但載荷的分配差距較大，范圍比齒寬系數取中間值時齒寬的齒輪大，對齒輪強度的影響大。 因此得出齒寬系數的選擇應取中間值=(ψα=0.4～0.7)，避免取過小出現單點嚙合的情況；取過大出現載荷分配不均的現象

5、。 2)對雙圓弧齒輪傳動進行運動分析，得出雙圓弧齒輪在嚙合傳動過程中，每一接觸點的相對滑動速度是相等的，且不存在沿軸向的相對滑動。仿真結果與理論結果對比，數值是一樣的。因此，瞬時接觸點的位置變動，構成了齒面之間沿螺旋接觸跡線的純滾動，這種齒面高速滾動，能在齒面間建立起較厚的潤滑油膜，以避免齒面在重載荷下發(fā)生過度的磨損、擦傷和膠合。 3)得出了嚙合點的坐標，為雙圓弧齒輪的進一步研究提供了數據保證。 4)對中心距正、

6、負變位的情況進行模擬仿真并分析，得出正、負變位時，每一齒嚙入、嚙出的時間沒有變化。當正變位時，每一瞬間嚙合點的載荷疊加數值減??；相反，當負變位時，每一瞬間嚙合點的載荷疊加數值都增加。 當中心距負變位時，負變位越大，在凹齒面的嚙合點距齒輪軸心線的距離越近，即嚙合點遠離節(jié)線，在凸齒面的嚙合點距齒輪軸心線的距離越遠，即嚙合點也遠離節(jié)線。 當中心距正變位時，正變位越大，在凹齒面的嚙合點距齒輪軸心線的距離越遠，即嚙合點向節(jié)線靠近，