基于多目标优化的差速器齿轮修形

发布时间：2020-11-15 07:03

　　 为降低差速器齿轮在传动过程中的振动和噪声,采用了行星齿轮齿廓修形和偏心螺旋线修形。通过KISSSoft分析了齿廓修形量、螺旋线修形量、螺旋线修形因子Ⅰ和螺旋线修形因子Ⅱ对传动误差峰值差、齿面最大接触应力、行星齿轮齿根弯曲应力和半轴齿轮齿根弯曲应力的影响,通过Minitab建立4个响应量的回归方程,得到以传动误差峰值差最小、齿面最大接触应力最小以及行星齿轮齿根弯曲应力不大于1 100 MPa为目标的修形方案,修形后传动误差峰值差降低了11.39%,齿面最大接触应力下降了3.89%,行星齿轮和半轴齿轮的齿根弯曲应力分别下降了4.40%和5.62%。最后,采用有限元仿真分析,验证了修形后的差速器齿轮的疲劳寿命满足要求,并通过台架试验进行了验证。
【部分图文】：

齿廓修形的方法是沿着齿高的方向进行的修形，目的是为避免因传动形变而引起传动干涉，减少因受力导致齿面变形形成的传动误差，降低啮入啮出的冲击，提高传动平稳性。其中，齿廓修形可以细分为圆弧修形、齿廓鼓形修形、压力角修形和旋转渐开线修形等[5-6]。本文中采用齿廓鼓形修形的方式。图1所示为齿廓修形示意图，其中，H为齿廓修形的修形长度。因锥齿轮小端和大端模数不同，导致修形长度也不一致。齿廓修缘起始点到齿顶的修形长度和小端修形长度和大端修形长度的关系式分别为

根据实际经验，取螺旋线修形量区间为[0,60]μm，螺旋线修形因子Ⅰf1的区间为[0.2,0.8]，螺旋线修形因子Ⅱf2的区间为[0.4,2]。2 修形量与响应量的关系

图3所示为各修形量与传动误差峰值差的关系图，方实线齿廓修形量为在[0,50]μm区间内传动误差峰值差的变化情况，随着齿廓修形量的增大，传动误差峰值差逐渐降低。圆实线为螺旋线修形因子Ⅰ为0.5、螺旋线修形因子Ⅱ为1时，螺旋线修形量在[0,60]μm区间内变化时，传动误差峰值差的变化情况，随着螺旋线修形量的增大，传动误差峰值差变化较小。上三角实线为螺旋线修形量为10μm，修形因子Ⅱ为1的条件下修形因子Ⅰ与传动误差峰值差的关系图。下三角实线为螺旋线修形量为10μm，修形因子Ⅰ为0.2的条件下修形因子Ⅱ与传动误差峰值差的关系图。由图3中可知，螺旋线修形、修形因子Ⅰ和Ⅱ重叠在一起，且随着螺旋线修形量、因子Ⅰ和因子Ⅱ的变化，传动误差峰值差基本保持不变。2.2 修形量与齿面最大接触应力的关系
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