直齿轮接触分析与线外啮出冲击-研究

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1、直齿轮接触分析与线外啮出冲击研究摘要齿轮是重要的基础传动零件，其设计与制造水平影响到传动机械装备的性能和可靠性。齿轮接触强度计算与啮合冲击研究，对于增大轮齿承载能力、提高疲劳寿命、改善传动性能等具有显著的意义。本文以直齿渐开线圆柱齿轮为对象，进行齿轮静动态接触分析和线外啮出冲击研究。主要研究内容为：(1)基于虚拟加工方法的齿轮几何建模。采用虚拟加工技术，以齿轮啮合时共轭齿面包络原理为基础，通过CATIA布尔运算，模拟齿轮展成加工，建立比较精确的直齿轮几何模型。(2)直齿轮的准静态接触分析。在ABAQUS中建立

2、有限元模型，根据齿轮啮合的特点，施加位移载荷转动齿轮使轮齿在不同点啮合进行静态接触分析。得出不同啮合点的静态接触力、接触应力与弯曲应力。基于赫兹接触理论，在MATLAB中编程计算啮合周期内的齿面接触应力，与数值解进行比对验证有限元计算模型的正确性。(3)直齿轮的动态接触分析。通过不同阻尼下的齿面接触力计算结果与理论解对比，确定了动态接触分析模型的阻尼。对不同转速下齿轮动态接触进行仿真，得到啮合过程中齿轮接触力、接触应力和齿根弯曲应力的变化规律，分析转速对齿轮传动性能的影响。结果表明转速越高，振动频率越快，接触

3、力越大，啮合冲击越大。(4)齿轮线外啮出冲击建模与分析。在充分考虑齿轮综合加工误差与弹性变形的情况下，较准确地建立齿轮线外啮出冲击模型，计算线外啮出过程中被动齿轮最小转速、啮出冲击速度及冲击力。基于冲击摩擦原理，计算出线外啮出冲击摩擦因数。线外啮出冲击实例计算与相关理论结果相符，表明了所建冲击力和冲击摩擦计算模型的正确性。关键词：齿轮传动；有限元法；接触分析；线外啮出冲击；冲击摩擦II硕士学位论文AbstractGearsareimportanttransmissionparts,whosedesignand

4、manufacturelevelaffectstheperformanceandreliabilityofmechanicalequipment.Contactstateingeardrivinghasagreatimportantimpactonthemeshingperformanceofgears.Developinggearcontactstrengthcalculationandmeshingimpactstudyhasasignificantmeaningforincreasingtheloadc

5、arryingcapacity,improvedfatiguelifeandtransmissionperformanceofgear.Inthispaper,Staticanddynamiccontactanalysisofgearandresearchonimpactofmesh-outingeardrivewerecarryingoutbytheobjectofinvolutecylindricalgear.Themainresearchcontentis:(1)Geargeometricmodelwa

6、sdevelopedbasedonvirtualmachiningmethod.Withthevirtualmachiningtechnology,takingthegearconjugatetoothenvelopingprincipleasthefoundation,aprecisegeargeometrymodelwasbuiltbysimulatinggearenvelopingmovementthroughtheCATIABooleanoperations.(2)Quasi-staticcontac

7、tanalysisofspurgearwasmade.ThefiniteelementmodelwasestablishedinABAQUS.Accordingtothecharacteristicsofthegearmeshing,Exertingdisplacementloadtorotatinggearsothatstaticcontactissueatdifferentpointsinmeshingteethcanbeanalyzed.Andstaticcontactforce,contactstre

8、ssandbendingstressatdifferentpointsofengagementwerecalculated.BasedonHertzcontacttheory,toothsurfacecontactstressesinthemeshingperiodwerecalculatedinMATLAB.Thefiniteelementmodelwasverifiedtobecorrectby