斜航式法向圆弧螺旋锥齿轮强度的有限元分析

发布时间：2020-04-16 04:54

【摘要】：斜航式法向圆弧螺旋锥齿轮传动是贝特朗曲面原理指导下的一类典型工程实现,可望为中大型锥齿轮传动提供一种新技术原型。由于这类齿轮尚处于理论研究阶段,所以它的强度等特性是人们普遍关注的问题。但是,该新型齿轮应力分布为空间应力状态,强度问题十分复杂,无法用现有的强度计算关公式解决。另外,其接触强度远远大于同等条件下的渐开线齿轮,一般可不作校核。因此,本文采用三维有限元法重点分析了该齿轮的弯曲强度。根据贝特朗曲面应用于法向圆弧锥齿轮传动的原理推导出实际齿向线和齿形线的数学方程,并通过模拟实际加工的方法,解决了齿根圆弧和根锥面难以相切的难点。基于数学方程,利用ANSYS的APDL语言和实体造型功能建立齿轮的实体模型。从计算机容量和载荷特性等问题出发,简化实体模型并局部细化网格得到有限元模型。进而对边界施加固定全约束。根据贝特朗曲面的特性,利用标架方法计算凸凹齿面在啮合点处的主曲率。利用赫兹理论分析得到接触域为椭圆形,椭圆中心位于啮合点,载荷在接触域上呈半椭球规律分布。根据有限元的计算结果,分析了凸、凹齿轮齿根应力的变化规律。对于凸、凹齿轮,齿根应力沿齿向从大端到小端逐渐增大,小端齿根应力最大。对于同一啮合点,凹齿轮齿根应力大于凸齿轮的齿根应力。并对得到的齿根应力的产生原因做了进一步探讨。综上所述,本论文的意义与价值在于:应用有限元所提供的平台,对新型齿轮进行三维有限元的应力分析,得到该齿轮副在实际载荷下各部分应力变化规律,从工程角度回答了斜航式法向圆弧螺旋锥齿轮的强度特性等问题,为其技术实现提供重要依据。
【图文】：

齿轮齿,齿向线,廓面

两、尽为左右廓面实际齿向线的实际螺旋角;入、凡为左右廓面实际齿向线对应的初始相位角。如图2一3所示，，由上述方法得到的左右廓面分别对应两条不同的实际齿向线。.242.3齿形设计法向圆弧螺旋锥齿轮的廓面由实际齿向线及其法截面内的圆弧齿形构成，它仍然可//}、\R{，，R罗R罗，R罗R图2一3冕齿轮齿向线Fig.2一3Gearalignmentlineoftheerowngear一22-

法向圆弧,螺旋锥齿轮,实体模型,齿向线

a点矢径:oa=00。+Rgn。(3一18)a点的轨迹，即是终止点的轨迹。图3一5所示，凸齿轮实际齿向线上右齿向线的标架及其对应的左齿廓圆弧。图3一5齿向线及法面标架Fig.3一5Gearalignmentlineandnormaleoordinate3..23齿轮廓面的生成令又和0变化，根据3.2.1和3..22的结果利用ANSYS的”DL语言编写齿轮齿廓、齿形关键点坐标和轮廓曲线的自动生成程序，其中齿轮关键参数都以变量定义，将此命令流保存成文本文件。通过输入窗口将文本文件导入，就可得到齿轮的三维齿形齿向线条模型，如图3一6所示。将公式(3一18)中得到的终止点生成样条曲线，令其绕z轴回转即可得到齿根回转面。根据图-36中生成的齿向方向的贝特朗曲线，通过有限元软件中的。ki耐ng拟和曲线得到齿条表面。然后通过交互操作对得到的线条进行正向的CAD建模。根据基本参数建立齿轮上下端面关键点
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH132.41

【引证文献】