準雙曲面齒輪嚙合沖擊及其對齒根裂紋的影響.pdf

1、準雙曲面齒輪與一般的弧齒錐齒輪主要差別在于小齒輪的偏置，可以用于實現(xiàn)交錯軸的運動以及動力傳遞。準雙曲面齒輪可以實現(xiàn)雙跨支撐，在傳動比較大時增加小輪直徑從而增強小輪剛度和齒輪副強度，提高齒輪副在傳動過程中的穩(wěn)定性。準雙曲面齒輪多用于轉(zhuǎn)速較高或者載荷較大的關(guān)鍵傳動系統(tǒng)當中。工作環(huán)境使其在傳動過程中具有較大的嚙合接觸沖擊力，因此準雙曲面齒輪嚙合傳動動力學特征的研究對于提高齒輪副嚙合傳動性能具有重要指導(dǎo)意義；齒根裂紋是輪齒疲勞斷裂問題研究的主要

2、對象之一，目前關(guān)于齒根裂紋問題的研究主要集中于裂紋前緣應(yīng)力強度因子的有限元仿真計算，很少有研究涉及到嚙合接觸沖擊狀態(tài)下齒根彎曲應(yīng)力的變化；另外由于準雙曲面齒輪具有復(fù)雜的空間幾何特點，齒輪副三維造型比較困難，在進行以上分析之前，必須建立準確、有效的準雙曲面齒輪副三維模型。
　　基于準雙曲面齒輪應(yīng)用研究中存在的這些問題，本文完成了以下工作，并得到了相應(yīng)的研究結(jié)果：
　　(1)提出了一種基于布爾運算的小齒輪造型方法，并建立了齒輪副

3、三維模型。根據(jù)準雙曲面齒輪的加工方法，結(jié)合嚙合原理，利用MATLAB計算出了齒輪坯幾何參數(shù)以及大輪齒面離散點參數(shù)，并通過三維造型軟件建立了大齒輪的三維實體模型；基于準雙曲面齒輪副中齒輪的空間相對位置關(guān)系，利用布爾減運算功能完成了小齒輪的三維造型。通過裝配干涉以及動力學特性分析驗證了齒輪副傳動性能的可靠性。
　　(2)研究了準雙曲面齒輪傳動的動力學特性以及嚙合力的影響因素，揭示了摩擦、轉(zhuǎn)速等對嚙合沖擊的影響。在齒輪副三維模型的基礎(chǔ)上

4、于Adams中建立了準雙曲面齒輪動力學特性分析有限元模型，詳細研究了摩擦條件和轉(zhuǎn)動速度等在對嚙合力的影響；并研究了嚙合過程中瞬時沖擊狀態(tài)下嚙合沖擊力的特點。研究發(fā)現(xiàn)，嚙合沖擊劇烈程度隨著轉(zhuǎn)速的增加而迅速增加，隨著載荷的增加逐漸降低；而摩擦對嚙合沖擊的影響比較微弱。
　　(3)分析了嚙合沖擊對齒根彎曲應(yīng)力以及齒根裂紋的影響。在ANSYS分析了齒輪靜態(tài)接觸時的齒根彎曲應(yīng)力；利用Adams分析了動態(tài)接觸狀態(tài)下小齒輪的有效轉(zhuǎn)矩，并計算了在