齿轮应力与变形精确分析中的有限元建模分析

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1、硬士学健论文第一章绪论第一章绪论1。1gI言随着齿轮传动蘩载、高速、低嚼、高可释往方离的发展，瑶代落轮设诗辩齿轮传动系统的静／动懑特性撼如了更离的要求n1。齿轮设计的主要内容之一是强度设毒{+，雨强度设计煞重点礤究对象建轮藩。疆毙，建立魄较精确敬分褥旗溅，珂E确地掌握霉仑齿应力与变形的分布特点和变化规律媳有重要的意义。齿轮应力和交彭静精绥分析是轮蠢承载麓力蕊鬻要按零保障之一，嚣时瞧是耱诲修形筑纯、网转误差分析、齿根裂纹扩张以及系统减振降噪等研究的基础。{．2齿轮藏力与炎澎豹褥究综述在轮齿威力与变形分析方面，国内外的学者已经做了大鬣的工作，并采用不飘鹈磷究方法获褥了诲多畜蘸戆

2、袋暴。下文簸壹落藤挂壹轮，对囊黧熬静态／准静态计算方法的进展将做较详细的评述。{。2+{簿褥计冀方演解析法主要分为材料力学方法和弹性力学方法。(}≥褥瓣力学方法这种方法使用最早、应用最广n““，它隧着对齿轮修形和齿问载荷分配掷问遂麓磷究焉蹬爨。1893年，L瞄is基予耪瓣力学翡撼甥线粱避论，撬轮誊荛铸强度懋臂梁；同时假设只有一对齿轮啮合，全部载荷作用于齿顶；只考虑周向力作强，圈l—i瑟示兔蹬裁嚣上麓鸾鼗痰力。餐浚提出了“齿影系数”抟概念，并推导出Lewis公式(式1一1)，从而奠定了齿轮弯曲强度计冀的理论基础。躅l一1LeWis悬臂梁模型躜1—2“3妒切线”平截面法％。姜奎

3、(齿形系数：y。凳)p埘3P碳士学位论文第一牵绪论i929蔓#，Ra喇‘21握如了剥搦等截瑟懋臂粱模拟轮齿寒计箕英弹性变澎的方法。1938～1940年，walker‘”5’在研究齿廓修形时，结合实验褥出了轮齿的变形。1949年，weber“’在弹alker嵇究的越础上，酋次把轮齿变彤分嬲为弯曲变形、剪切变形和压缩变形等。1952年，Merritt奸’在Lewis公式中增加了考虑径向截薪分肇的项，缓定其方向沿对稼轮蕊嬲垂直中线。掺尔根据1950零凯克用光弹法确定轮齿最弱截面的结果，建议用“30。切线法”：i恁似求解q=20。时渐开线遮癣的嫒弱截蕊，该方法为Niemann和G1

4、aubit所证实。Niemann”1认为，计算齿根应力时，如果不考虑剪应力，对于变位齿轮计算得出的承载能力将偏高，鼠随着载赫作用点向齿根靠近，剪应力的影响逐渐增大。于是，Nie珂ann公式(式l一2)采糟“300切线法”确定危险截面的位置(图l一2)，式中考虑了翦应力的影响，名义应力由弯曲、抗压及剪切应力项组成。齿根受拉侧名义应力：=√(秽。一盯，)2+(∥f。)2(1—2)％、仃。、f。分别为弯曲应力、聪缩应力与平均辫应力；系数u由实验测定。wellanor和seireg“1继敷了Lewis基本假设，引入了应力沿齿宽分布的影响。美国谢轮制造者协会(AGMA)猩Lewis公

5、式的基础上，经过不断的改进，在1982年提出的齿根应力计箕公式中包台了弯曲和压缩在齿根受搬侧引起的名义应力：其中理论威力集中系数由光弹试验确定，计算公式详参文献“”。阔际标准化组织(IsO)的齿根应力计算公式分为载荷作用于齿顶和作用于单齿啮合最高点两种情况，推荐采用平截面法，危险截西静位鬣由30。切线确定，只考虑弯馥应力一项。我国制订的齿轮弯曲强度计算方法均聚用“30。切线法”。计算渐开线灏轮的齿稷应力，平截丽法为IsO及大多数国家所采焉。而大量试验表明，齿根弯曲疲劳裂纹发生在局部应力最大的地方，且沿着过渡曲线的法线方彝。隧既，薷重研究孝厅截匿矗瓣(蚕l一3)上游应力变纯蔽

6、津爨合适，鼯“拆截面法”。折截而法的特点是：①危险截西_『的位置按照齿根弯曲疲劳裂纹的方向确定，比较接运实际祷援；③尼霄嚣素雩

7、麓静应力集中爱淤在齿稷筠帮瘦力系数昀计算中：③可以求出过渡曲线上各点的腹力分稻规律；④不能求得轮齿内部各点弱应力状态。手厅藏嚣法鹃公式虽然复杂蹙，餐校据竞弹试验结聚，其计簿结莱比平截面法要准确“”一些。轮遗弹性交形豹数篷较分法泰eornell“”霸羊avak。li“鄙最先提交。1981年，cornell对轮齿变形问题进行了总结，综合考虑了弯曲、剪切、赫兹接触、搬缀强角!鎏经以及遮轮臻黪性等弓}逛酌变澎。1988年，l。{n“”在轮齿交彩诱一冀巾引入

8、了径向载荷分量产生的压缩形变。颜海燕“51对文献“”“’相关内容进行了缘合与延釉，骚究指氇：瓤方趣越综合变形《。<图l～4)}}l兰部分缀残：①耱裴2硬士学彼论文第一章绪论銎l一3拆戴两法臻l一4_事磬学综合焚影诗雾模型部分的弯曲变形、剪切变形和径向压缩变形；②与轮黼相连的过渡圆角处基体的变形；③鑫蠢轮噻台接魅引怒豹弱零竣越变形。上面介绍的计算方法，都是将轮齿视为悬臂梁来处理。后来的许多研究和试验表竣，瑷L8wis“懋鹫粱”为代表憝轮意谤簿模型存在一定熬局限瞧：①实际轮齿的高厚比(h／s。1．43)与标准粱模型所要