基于均布载荷的正交面齿轮齿根弯曲应力计算方法研究.pdf

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1、·机械制造·周辉俊，等·基于均布载荷的正交面齿轮齿根弯曲应力计算方法研究基于均布载荷的正交面齿轮齿根弯曲应力计算方法研究周辉俊，李政民卿，黄鹏，李发家(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：通过设计正交试验表，利用有限元软件对正交面齿轮在均布载荷作用下的齿根弯曲应力进行分析，拟合了面齿轮齿根弯曲应力计算公式，并分析了有限元值和拟合公式计算值间的误差，验证了拟合公式的可信性。该计算方法可为面齿轮传动的齿根弯曲强度分析奠定一定的理论基础。关键词：正交面齿轮传动；最小二乘法；齿根弯曲应力中图分类号：TH132．4文

2、献标志码：A文章编号：16715276(2014)01—0020—03ResearchonCalculationMethodofBendingStressofOrthogonalFace-gearToothRootBasedonUniformLoadZH0UHui-jun，LIZHENTMin—qing，HUANGPeng，LIFa-jia(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nan

3、jing21(3016。China)Abstract：Throughthedesignofoflhogonaltesttable，thispaperanalysesthetoothrootbendingstressofoflhogonalface-gearMR·deruniformloadbythefiniteelementsoftware，putsforwardthecalculationformulawhichfitstheface-geartoothrootbendingstress，analysestheerrorb

4、etweenfiniteelementvalueandfittingformulacalculationandverifiesthecredibilityofthefitingformula．Thisformulacanbeusedasthebasiccalculationmethodtoanalyzetheface-geartoothrootbendingstrength．Keywords：o~hogonalface—geardrive；leastsquaremethod；bendingstress1)建立面齿轮三维模型；

5、0引言2)选择合适的网格类型，并划分网格；3)根据面齿轮的实际受力情况，设置边界和加载条件；面齿轮传动以其体积小、质量轻、无需防错位设计以4)求解。及精确的分流传动性能成为直升机主减传动系统的重点在有限元分析中，着重分析模数、齿数和压力角对弯研究方向之一【1-2]。Handschuh等。开展了面齿轮传动曲应力的影响，为拟合弯曲应力计算公式奠定基础。的试验研究；杨连顺、靳广虎等。’分析了基于集中载荷1．1正交试验参数选择及面齿轮弯曲应力加载方式的面齿轮传动的弯曲应力计算方法、齿宽系数对分析的三维几何模型面齿轮齿根弯曲应力的影响

6、等，并获得了集中载荷下面齿轮弯曲应力拟合计算公式。但是，在面齿轮传动的实际应考虑到经济、计算量等多种因素；在参数选择中，通过用中，为避免由加工、装配等误差引起的偏载现象，面齿轮三因素三水平正交试验法建立分析模型的模数、压力角和传动往往采用局部点接触传动。因此，实际应用中，面齿传动比；再根据正交表依次确定面齿轮的齿数。齿数选取轮传动的齿面为小接触区域承载，而非集中载荷，所以对时，以与面齿轮啮合的直齿轮齿数分别取为40，25，20作基于均布载荷作用的齿根弯曲应力进行分析。为基本参数，通过选定的传动比因素的水平确定面齿轮的采用均布

7、载荷加载的方式，利用有限元法分析软件对面相对齿数。正交试验的因素水平如表1所示。面齿轮弯齿轮的弯曲应力进行分析，得出了拟合计算公式，分析了拟曲应力计算模型的参数，如表2所示。合公式计算值与有限元数值的误差，提出了基于均布载荷的表1试验因素及水平拟合计算公式，为面齿轮传动的试验和应用提供基础理论。1基于有限元法的面齿轮齿根弯曲应力分析基于均布载荷的正交面齿轮传动弯曲应力有限元分析主要步骤如下：基金项目：国家自然科学基金(51105194)，南京航空航天大学直升机专项基金(NP20I1025)作者简介：周辉俊(1982-)，男，

8、湖南未阳人，硕士研究生，主要从事机械传动设计。·2O·http：／／ZZHD．chinajourna1．net．cnE—mail：ZZHD@chainajourna1．net．cn《机械制造与自动化》·机械制造·周辉俊，等·基于均布载荷的正交面齿轮齿根弯曲应力计算方法研究表2面齿轮计算模型