细高齿齿形优化设计及有限元强度分析

发布时间：2020-04-29 08:14

【摘要】： 当前,设计高强度、低噪声的齿轮是国内外齿轮传动技术的主要发展趋势。近年来,国内外汽车变速器厂为了降低齿轮噪声、提高齿轮强度而提出采用“细高齿”齿轮,并对其进行研究与应用。细高齿齿轮是采用小模数、小压力角、大齿顶高来加大端面重合度,达到提高齿轮强度、降低噪声的目的。为了获得细高齿齿形,本文采用模糊优化设计方法,以重合度最优为设计目标,在模数、压力角、齿数一定的前提下,较充分地考虑了约束条件的模糊性,在满足齿根不根切、齿轮啮合不干涉、齿顶不变尖等约束条件下,对齿顶高系数和变位系数进行了优化,较好地增加了重合度值,满足了设计要求,优化了细高齿齿轮的性能。为获得细高齿齿轮传动的精确模型,本文采用了变量化建模和骨架模型装配技术的设计方法;并以齿厚为分析对象,对模型的精确性进行了讨论。该方法可以实现任意瞬态的齿轮无干涉装配,较好地建立了满足有限元分析所需的精确模型。采用MSC有限元软件,在啮合应力最大的条件下,对细高齿齿轮进行瞬态啮合应力有限元分析方法的研究;在计算中,提出一种新的齿轮分析边界约束方法,并对计算结果的合理性进行了分析。采用Pro/E_AAX实体建模技术建立TYXG-12T变速器后,以二、四档齿轮为例,对变速器齿轮进行优化分析:比较了优化前后的设计齿形、齿根弯曲强度、齿轮接触强度,结果表明优化后的齿轮提高了重合度,并使齿形变细长;齿面接触强度比原设计提高约21%;齿根弯曲强度提高约7%。此外,运用MASTA软件,在不同精度等级下,对优化后的细高齿齿轮进行了接触和弯曲疲劳强度分析,该齿轮副在7级精度下达到很长寿命。
【图文】：

齿面强度,重合度

度的分析合度与齿根强度、齿面强度、噪声及胶合磨损等关系密切。设计提高齿轮强度和降低噪声。在细高齿齿轮设计中，为了实现高强要分析考虑重合度对齿轮强度和噪声的影响。合度对齿面强度的影响在重合度小于 2 的高精度齿轮副中，小齿轮在最大载荷点处的齿合度的减小，啮合点向小齿轮的干涉点接近，由于齿面最大应力的许用载荷随着重合度的减小而减小[5]。儕[5]指出：对于低精度的齿轮，当重合度小于 2 时，在整个啮合，一般在大齿轮的齿顶啮合点上齿面应力值最大，当增大重合度点靠近，则最大齿面应力有增强的可能性。

示意图,重合度,示意图,齿顶高系数

角度的平均范围为 14.5°～20°。的基本概念，，假想两齿轮均增大成齿条时，则重合度* *in(2 / sin ) /( cos ) 2 / sin 2a a= h m α π m α =hπ α为齿轮设计时、采用小压力角是实现加大端面重合度齿轮是 TYXG-12T 变速器二、四档直齿轮，齿轮的压力数的选择力角的标准齿轮中，齿顶高系数通常根据经验取折衷用条件或其它要求适当地改变齿顶高系数值，就能得
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH132.41

【引证文献】