基于應(yīng)力波傳播理論的齒輪動應(yīng)力分析.pdf

1、齒輪傳動系統(tǒng)是應(yīng)用最廣泛的一種動力和運動傳動裝置，其強度及使用壽命的研究一直受到人們的廣泛關(guān)注。而齒輪動強度計算一直采用的是動態(tài)靜力方法，沒有反映齒輪傳動工作狀態(tài)的本質(zhì)。近年來出現(xiàn)的齒輪故障多表現(xiàn)為齒輪的振動破壞，齒輪振動在齒輪內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力波是影響齒輪傳動強度和可靠性的一種具有隱藏性和破壞性的重要因素，因此需要進一步完善齒輪的設(shè)計規(guī)范。本文首次將應(yīng)力波傳輸理論引入齒輪的強度計算，從而真正實現(xiàn)了齒輪的動應(yīng)力計算，為齒輪的應(yīng)力計算提供了一種

2、有意義的新思路。 論文對彈性動力學(xué)基礎(chǔ)理論進行了概述。作為基礎(chǔ)研究，分別以簡單的等截面直桿及矩形截面錐桿為分析對象，建立其波動方程，并建立有限元模型研究其受到軸向，徑向，以及同時受軸向和徑向載荷幾種情況下的動力學(xué)響應(yīng)。 最后以直齒圓柱齒輪的輪齒為分析對象，利用UG軟件建立一對完整的直齒圓柱齒輪的3D嚙合模型，并利用LS-DYNA對齒輪嚙合過程中齒輪的動應(yīng)力進行了仿真研究。研究發(fā)現(xiàn)：(1)實際得到的動態(tài)應(yīng)力比較的大的地方主

3、要集中在接觸處和齒根附近；(2)在較低的轉(zhuǎn)速下，利用波動理論計算的動應(yīng)力比較小，不會引起齒輪的破壞，而在較高轉(zhuǎn)速下，應(yīng)力值比低速時的值大，而且應(yīng)力值是隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大的，當轉(zhuǎn)速達到某一極限值時，利用波動理論計算的動應(yīng)力甚至遠遠超過極限應(yīng)力，這表明在高速傳動下按常規(guī)設(shè)計方法設(shè)計齒輪是不可靠的；(3)在較高轉(zhuǎn)速下，從仿真的結(jié)果來看，不僅有齒面接觸而且有齒背接觸，說明齒輪系統(tǒng)發(fā)生了脫嚙拍擊現(xiàn)象，而拍擊產(chǎn)生的沖擊載荷引起的動應(yīng)力不容忽視，這