渐开线直齿圆锥齿轮修形研究

发布时间：2020-03-29 03:08

【摘要】： 本文研究的是渐开线直齿圆锥齿轮的修形方法。通过分析齿轮啮合接触的行为特征,包括综合刚度、传动误差以及接触应力、接触区域的变形与齿轮形状之间的作用关系,目的是确定理想的修形方法对齿轮进行修形以达到减振降噪的效果。锥齿复杂的轮廓给造型给来了很大的困难,很多都是采用背锥原理来建模的,近几年,采用球面渐开线提高了模型的精度,可是并没有真正实现参数化。针对此情况,本文介绍了利用UG中的OPENAPI开发齿轮模块的方法,详细介绍了创建了直齿圆锥齿轮的参数化设计模块的过程。这不仅提高了建模精度,还提高了建模的效率。采用ANSYS有限元分析软件对直齿圆锥齿轮进行了接触的静态分析和动态分析模拟。首先在UG中将齿轮轮体分割成若干块,进行虚拟装配后,导入到ANSYS中,解决了作为整体模型难以用六面体单元进行网格划分的难题。分别介绍了齿轮啮合模型的静态和动态的边界条件和加载方法。通过ANSYS分析计算,得到了齿轮啮合中的一些基本规律,为齿轮修形提供了依据。基于UG软件中直齿圆锥齿轮设计模块生成了不同高变位、切变位圆锥齿轮三维模型。在ANSYS中建立了直齿圆锥齿轮的非线性接触分析有限元模型,完成了不同变位系数的齿轮啮合仿真模拟,分析比较了不同变位系数对齿轮轮齿弯曲应力、齿面接触应力及齿轮刚度的影响。研究结果为直齿锥齿轮变位系数的选择提供了理论依据。齿轮在啮合过程中啮入和啮出碰撞,以及端啮现象都说明了齿轮齿廓和齿向修形的必要性。齿廓修形时,采用了圆弧曲线进行修形,给出了最大修形量、修形圆弧中心和半径等有关参数的确定方法。完成了修形齿轮啮合仿真模拟,分析比较了齿轮修形前后的传动误差、齿面接触应力及齿根弯曲应力。结果表明,廓圆弧修形方法有效地减少了传动误差振幅和接触应力极值,起到很好的降噪减振作用。本文还介绍了齿轮齿向修形方法,阐述了采用曲线对齿向进行修形的具体方法。利用有限元法求出齿轮啮合线处的弹性变形值,并拟合成一条曲线,再用反对称曲线对齿轮进行齿向修形,具有较好的修形效果。
【图文】：

曲面图,分度圆,弧长,齿槽

一l*sin勿hi*sin烤amma))*eos勿hl’)zt=l*eos勿hi*sin妙mma))*eos伽mma)//球面渐开线在x，%z方向的方程。图2一2齿面曲面图2一3编辑分度圆和齿槽弧长将生成的渐开线用直线将其首尾与原点连接起来，，再用己扫掠命令将渐开

曲面图,生成对,曲面,小齿轮

武汉理工大学硕士学位论文线以及两条直线扫掠成面，如图2一2所示。要得到另一侧的齿面曲面，需要作垂直于大端分度圆齿槽宽中点的平面把片体镜像成对应的片体，在表达式里面添加有关锥齿轮的有关齿的参数计算公式:Ha=0.8刀齿顶高系数C=0.2//顶隙系数Xl=一 0.1812//小齿轮高变位系数瓜=一//大齿轮高变位系数Xn二0.05//小齿轮切变位系数服=.价l//大齿轮切变位系数Hal二m*(ha十工1)刀小齿轮齿顶高从2二 m*(ha+xZ)/大齿轮齿顶高 Hn=m*(ha+c一，)//小齿轮齿根高饰 =m*(ha+c一)//大齿轮齿根高Thetaa，二arctan(ha;/r)//小齿轮齿顶角Thetafl=arctan(h侧r)刀小齿轮齿根角RI=:*。os(theta)//小齿轮分度圆半径凡二:*sin(theta)刀大齿轮分度圆半径Rc二10刀小齿轮轴孔半径B=10刀齿宽s=m*(3.14一59泛+2*Xl*tan(alPha)+价l)//大端分度圆弧
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH132.41

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