纯滚动单圆弧齿轮弯曲强度研究

发布时间：2021-07-23 04:45

　　纯滚动单圆弧齿轮是在圆弧齿轮基础上发展出来的一种新型的齿轮传动,具有仅在节点处啮合的特性。为获得纯滚动单圆弧齿轮弯曲应力计算公式,从统计学角度,利用正交试验法对纯滚动单圆弧齿轮啮合过程中的弯曲应力进行分析。首先利用Pro/E对纯滚动单圆弧齿轮进行参数化建模,导入到ANSYS Workbench进行仿真研究,然后对试验数据进行了方差分析,得出了各因素对指标影响的主次顺序;并通过逐步回归分析法建立了纯滚动单圆弧齿轮的弯曲应力计算的强度模型。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(09)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

纯滚动单圆弧齿轮的三维模型

根据纯滚动单圆弧齿轮啮合理论，利用Pro/E参数化设计纯滚动单圆弧齿轮。在对纯滚动单圆弧齿轮做接触分析时，需要对模型进行简化，为能够得到纯滚动单圆弧齿轮啮合时完整的啮合过程，分别选取3对齿进行啮合分析。同时，对齿轮的轮毂部位简化[10]，推荐选取齿轮简化内圆半径rn≤rf-1.5mn，式中：rf—齿根圆半径；mn—齿轮的模数。采用3D实体模型进行静力学分析，材料采用结构钢，其弹性模量为2.11GPa，泊松比为0.3。网格划分时采用扫略网格划分，经多次试算，单元棱长取1mm，结果收敛。凸圆弧齿轮和凹圆弧齿轮为柔体-柔体接触，并为面-面接触，其中设置凸圆弧齿轮为接触面，凹圆弧齿轮为目标面。纯滚动单圆弧齿轮基于弹性理论的有限元分析理论依据为小变形理论，其边界条件为：在凹齿轮的内圈进行全约束，凸齿轮的内圈进行轴向和径向约束，在凸齿轮内圈施加转矩。以第13组为例，其有限元模型，如图2所示。

为了更清楚看到纯滚动单圆弧齿轮的应变和应力情况，我们对其分开显示。纯滚动单圆弧齿轮的等效应变图，如图3所示。纯滚动单圆弧齿轮的等效应力图，如图4所示。虽然纯滚动单圆弧齿轮为在节点处点接触，但是经过一段时间的运行之后，其接触面为近似椭圆形，其长轴方向沿齿宽方向，最大的接触应力出现在接触椭圆中心位置，在此处的接触应变也最大，这与文献[11]中的结论一致，说明分析方法可行。为分析纯滚动单圆弧齿轮的齿根处弯曲应力，需要研究的路径的等效应力情况，如图5所示。首先设置路径（1～2），然后提取此齿根线上的弯曲应力，将计算结果绘制齿根线（1～2）上的应力变化情况，如图6所示。图4 纯滚动单圆弧齿轮的等效应力


本文编号：3298626