双压力角非对称齿轮轮齿接触分析

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1、２０１０年８月农业机械学报第４１卷第８期ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１０．０８．０４１双压力角非对称齿轮轮齿接触分析１１２１１肖望强段东平李威赵纪伟李婷（１中国科学院过程工程研究所，北京１００１９０；２北京科技大学机械工程学院，北京１０００８３）【摘要】对双压力角非对称齿轮在修形和误差条件下的啮合过程进行了全面推导，并编制了轮齿接触分析（ＴＣＡ）计算机数值仿真程序。通过对非对称齿轮与标准对称齿轮进行仿真计算，得出双鼓形非对称齿轮在有安装误差的情况下，接触迹的偏移量比标准对称齿轮小，传动误差的幅值比标准对称齿轮有明显降低，因此具

2、有良好的传动平稳性和较高的承载能力。关键词：齿轮传动轮齿接触分析双压力角非对称齿廓传动误差中图分类号：ＴＨ１３２４１３文献标识码：Ａ文章编号：１０００１２９８（２０１０）０８０１９９０７ＴｏｏｔｈＣｏｎｔａｃｔＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＵｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃＧｅａｒｗｉｔｈＤｏｕｂｌｅＰｒｅｓｓｕｒｅＡｎｇｌｅｓ１１２１１ＸｉａｏＷａｎｇｑｉａｎｇＤｕａｎＤｏｎｇｐｉｎｇＬｉＷｅｉＺｈａｏＪｉｗｅｉＬｉＴｉｎｇ（１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ

3、２ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍｅｓｈｉｎｇａｎｄｃｏｎｔａｃｔｆｏｒｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃｇｅａｒｗｉｔｈｄｏｕｂｌｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｇｌｅｓｉｎｃａｓｅｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｇｅｏｍｅｔｒｙａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｒｒｏｒｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｐｒｏｇｒａｍｓｏｆｔｏｏｔｈｃｏｎｔａｃｔａｎａｌｙｓｉｓ（ＴＣＡ）ｏｆｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃｇｅ

4、ａｒａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｇｅａｒｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｗｏｖｅｒｓｉｏｎｓｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｇｅｏｍｅｔｒｙｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｎｕｍｅｒｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｃｏｎｔａｃｔｐａｔｈｏｆｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃｇｅａｒｗａｓｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｙｍｍｅｔｒｉｃｇｅａｒｗｈｅｒｅａｌｉｇｎｍｅｎｔｅｒｒｏｒｓｅｘｉｓｔ，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｒｒｏｒｓｆｏｒｕｎｓｙｍｍ

5、ｅｔｒｉｃｇｅａｒｗａｓｉｎｄｅｅｄａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｐａｒａｂｏｌｉｃｏｎｅｗｉｔｈａｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎｍａｇｎｉｔｕｄｅ．Ｉｔｗａｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｉｎｖｏｌｕｔｅｇｅａｒｗｉｔｈｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃｔｏｏｔｈｃｏｕｌｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｌｏａｄｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｏｏｔｈｓｕｒｆａｃｅ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＧｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，Ｔｏｏｔｈｃｏｎｔａｃｔａｎａｌｙｓｉｓ，Ｄｏｕｂｌｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｇｌｅ，Ｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃｇｅａｒｐｒｏｆｉｌｅ，Ｔｒａｎｓ

6、ｍｉｓｓｉｏｎｅｒｒｏｒ增加，从而降低轮齿的抗冲击性能。综合上述大、小引言压力角两种研究结果，现提出在工作齿面使用一个目前齿轮传动正向着承载能力大、振动噪声小、大压力角，在非工作齿面使用一个小压力角，这样既体积小、重量轻、节能高效等趋势发展。很多研究成可以充分发挥大压力角的优点，又尽量避开其缺点，［１～２］果表明，适当增大压力角会显著提高齿根弯曲是一种非常有效的提高轮齿综合性能和承载能力的强度、齿面接触强度和抗胶合承载能力。但是如果方法。基于这种思想，设计了一种新型齿轮———双［３～４］在齿轮两侧同时增大压力角，会使得轮齿齿顶变薄，压力角非对称渐开线齿轮。加载时容易

7、断齿；同时也会使轮齿的柔度下降、刚度在齿轮副中，相互啮合传动的轮齿表面上，接触收稿日期：２００９０６０３修回日期：２００９０７１６国家自然科学基金资助项目（５０５７５０２１）作者简介：肖望强，助理研究员，主要从事机械设计、机械装备研究，Ｅｍａｉｌ：ｗｑｘｉａｏ＠ｈｏｍｅ．ｉｐｅ．ａｃ．ｃｎ２００农业机械学报２０１０年线的集合形成的实际啮合区域称之为齿面接触区域。接触区域的大小、形状和位置不仅仅反映了单个齿轮的精度，更反映了齿轮副的安装精度，它是影响齿轮副传动承载能力、使用寿命、传动质量及效率、噪声等的重要技术指标。但是在实际的齿轮传动工作过程中，由于受制造误