非共轭点接触面齿轮传动的强度设计方法研究

发布时间：2020-09-08 22:34

　　本课题基于齿轮传动的啮合原理和弹性接触理论等基础知识,结合面齿轮齿面的载荷分配规律分析面齿轮的承载情况,研究、建立面齿轮传动的强度设计方法,开展面齿轮的强度计算。以啮合原理为基础,结合面齿轮的几何特征,考虑到曲面接触材料的相关性质,基于赫兹弹性接触力学进行曲面弹性接触量的计算,结合接触椭圆相关性质进而获得非共轭点接触面齿轮接触应力的计算公式;通过数值求解齿面的非线性方程得到面齿轮齿面上的离散点并将其导入三维建模软件Pro/E中建立面齿轮的几何模型;利用有限元软件ANSYS Workbench对所建立面齿轮啮合传动的几何模型进行动态接触分析而得到面齿轮传动的最大接触应力;然后将由解析法获得的数据与有限元法数据进行对比分析以判断解析法公式的正确性。借鉴悬臂梁弯曲应力的抛物线法构建面齿轮轮齿弯曲应力的解析模型,开展非共轭点接触面齿轮齿根弯曲疲劳强度分析,确定沿面齿轮齿宽由大端到小端方向不同截面上的齿宽比对面齿轮齿根弯曲应力的影响因数;依据有限元基本理论对点接触面齿轮的三齿几何模型进行有限元分析;根据有限元分析结果对面齿轮弯曲应力基本公式进行修正得到面齿轮齿根弯曲应力计算公式。根据闪温法计算理论和面齿轮啮合传动的几何特点,推导出面齿轮传动中面齿轮瞬时温升计算公式;研究载荷、转速和齿差分别对面齿轮传动瞬时温升的影响;为确保面齿轮传动的抗胶合强度则考虑了齿轮轮齿在整个啮合过程中的最大瞬时接触温度来判定安全系数。采用电阻应变测量法测量正交面齿轮传动轮齿弯曲疲劳强度,在测量时针对最大齿根弯曲应力出现位置,在齿根处布置几组测试点,这些测试点要在保证齿轮正常啮合的前提下测出齿轮齿根处所受的最大齿根弯曲应力值。依据试验值对面齿轮齿根弯曲应力解析法公式验证,从而得到接近工程实际的非共轭点接触面齿轮齿根弯曲应力的计算公式。
【学位单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：

插齿刀具,小齿轮,切触,齿廓

的几何设计原理轮完全一样的复制品，即具有轮与面齿轮啮合的准确模拟，形避免地会出现安装误差因此这工不是利用与小齿轮完全一样齿刀具加工而成，因此加工出两齿面之间的接触印痕形成点触痕迹限制在局部的要求，需1 要多 1~3 个，而插齿刀具的安，小齿轮与插齿刀具两齿廓的

啮合线,面齿轮

(c)面齿轮与小齿轮啮合线图 2.2 啮合线运动结构简图如图 2.3(a)所示，插齿齿轮的滚比作回转运动完成了工程实面齿轮发生啮合来建立面齿轮传动的变换从而获得面齿轮齿面。建立坐标系，如图 2.3(b)所示，mS 和 Sp分2S 分别为随刀具和面齿轮一同转动的两线，而 Zm和 Zs同为插齿刀的旋转轴和2 分别为在加工过程中随时间而发

正交面,齿轮加工,面齿轮,坐标系

(c)面齿轮与小齿轮啮合线图 2.2 啮合线2 面齿轮的齿面结构插齿刀加工面齿轮的运动结构简图如图 2.3(a)所示，插齿刀沿其自身轴线方向运动的同时根据与面齿轮的滚比作回转运动完成了工程实际中的面齿轮插齿加让刀具模拟小齿轮与面齿轮发生啮合来建立面齿轮传动的加工坐标系，基于插线齿面方程通过坐标变换从而获得面齿轮齿面。（1）加工坐标系的建立建立面齿轮插齿加工坐标系，如图 2.3(b)所示，mS 和 Sp分别为与刀具和面齿轮固定坐标系；sS 和2S 分别为随刀具和面齿轮一同转动的两个动坐标系；Zp和加工面齿轮的旋转轴线，而 Zm和 Zs同为插齿刀的旋转轴线。mr 为旋转轴线 Z线 Z2的轴交角，s 和2 分别为在加工过程中随时间而发生变化的插齿刀旋转齿轮旋转角度。

【参考文献】