重型汽车变速器斜齿轮建模及接触应力分析

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1、重型汽车变速器斜齿轮建模及接触应力分析重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：樊茜婷指导教师：阮登芳教授专业：车辆工程学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一二年五月ModelingandAnalysisonContactStressofltelicalGearsinHeavyAutomotiveTransmission⑧AThesisSubmittedtoChongqingUniversity一一一inPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’SDegreeofEngineeringByFanXitingSup

2、ervisedbyProf．RuanDengfangSpecialty：VehicleEngineeringCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing，ChinaMay2012中文摘要摘要斜齿轮传动是机械传动中广泛应用的传动形式之一，具有效率高、传动平稳等优点而被广泛应用。斜齿轮在传动过程中如果因应力集中造成轮齿齿面点蚀或因接触应力过大造成齿轮疲劳损坏将缩短齿轮的设计寿命。因此齿轮的接触应力对齿轮传动影响很大，研究渐开线斜齿轮的动、静态接触应力对提高齿轮寿命和接触强度有着至关重要的作用。

3、本文的主要研究工作如下：1)采用三维建模软件UG实现了渐开线斜齿轮的参数化建模及采用大型前处理软件Hy，erMesh建立了高质量的网格模型。2)为节约仿真成本并提高分析效率，建立带轮缘与不带轮缘三齿和五齿四种常用局部齿以及全齿有限元分析模型对斜齿轮不同局部模型与全齿模型之间接触计算的误差进行了对比研究。结果表明，在静态分析中，无论轮缘的存在与否，五齿模型比对应的三齿模型计算误差小，精度更高；在动态分析中，无论三齿还是五齿局部齿模型，带轮缘齿模型比不带轮缘齿模型的计算误差小得多。3)采用ANSYS软件对渐开线斜齿轮副进行了静态接触有限元分析，得到了齿轮等效压亚力的大小

4、以及分布规律，发现轮齿尖角位置易造成严重的应力集中现象。4)采用ANSYS／LS—DYNA显式动力学分析模块对渐开线斜齿轮进行了动态接触有限元分析，得到了随时间变化的齿轮动态等效应力大小及其分布规律；研究了不同齿侧隙对齿轮动态接触性能的影响，得到了齿轮动态接触应力随齿侧隙的增大而士彗大的变化规律。5)建立了某重型汽车变速器四挡齿轮副动态接触应力分析模型，研究了齿轮支撑轴刚度对其动态接触应力的影响，发现齿轮支撑轴产生的弯曲变形易造成齿轮啮合不稳定，接触应力增大。6)针对轮齿尖角造成的应力集中使齿轮的最大接触强度超过了材料的许用强度的问题，基于齿轮修形的基本原理对齿轮分

5、别进行了齿廓修形和鼓形修形研究，对经过修形之后的某重型汽车变速器四挡齿轮副齿轮模型进行了动态接触有限元分析。得出了修形之后的齿轮接触应力明显减小，其啮入、啮出冲击及应力集中现象得到i『’明显的改善，接触应力分布均匀，修形后的齿轮均满足强度要求。关键词：斜齿轮，接触应力，静态分析，动态分析，齿轮修形嚼K。、j重庆大学硕士学位论文II√．一．j1．舅k．甄一譬m英文摘要ABSTRACTHelicalgearingiswidelyappliedintothemechanicaltransmission，whichiswidelyadoptedduetoitshigheff

6、iciencyandstabletransmission．Teethsurfacepittingfromstressconcentrationandgearfatiguedamagecausedbyexcessivecontactstressinthecourseoftransmissiongearswillshortenthegeardesiglllifetime．Sothegearcontactstressisveryimportforgeartransmission，it’SnecessarytOstudythedynmnicandstaticcontacts

7、tressofhelicalgearinordertoimproveitslifetimeandcontactstrength．Themaincontentsincludes1)AnIzarametricmodelofinvolutehelicalgearwasbuiltbasedonUGsoftware．Themodelcanbeeasilychangedintemlsofgeargeometricparameters．Andahi曲qualityfiniteelementgridmodelwasestablishedbasedonHyperMeshsoftw