齿轮线接触与点接触理论与有限元分析_徐恺

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1、第３８卷第８期齿轮线接触与点接触理论与有限元分析７７文章编号：１００４－２５３９（２０１４）０８－００７７－０５齿轮线接触与点接触理论与有限元分析徐恺１１２１３苏建新周永丹邱明王伟生（１河南科技大学机电工程学院，河南洛阳４７１００３）（２中色科技股份有限公司，河南洛阳４７１０３９）（３韶能集团韶关宏大齿轮有限公司技术开发部，广东韶关５１２０２９）摘要由于制造误差、安装误差、支撑条件、齿轮承载变形等因素的影响，齿轮接触情况复杂且难以试验验证。齿轮接触按照初始接触条件通常分为线接触和点接触，承载后均为面接触：前者接触面为矩形，后者为椭圆形

2、。线接触理论利用赫兹接触理论已经成熟，即采用两个圆柱体的线接触方式进行计算；点接触理论计算较为复杂，须考虑接触椭圆和其他非线性因素。用有限元方法分析渐开线及其修形齿轮的接触状态，计算实例表明，没有考虑安装误差的影响，线接触的仿真结果与赫兹接触理论相吻合，且接触状况明显好于点接触；当考虑安装误差的影响，二者接触应力均有上升，但线接触的接触状况明显恶化，接触应力急剧上升５７倍以上，而点接触的接触应力上升不到１倍，说明齿轮线接触对安装误差的敏感性远大于齿轮点接触，极易造成齿轮的点蚀破坏。关键词齿轮接触分析赫兹接触点接触线接触ＡＮＳＹＳＷｏｒ

3、ｋｂｅｎｃｈＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＦｏｒｍｕｌａａｎｄＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｂｅｔｗｅｅｎＧｅａｒＰａｉｒｓｗｉｔｈＬｉｎｅＣｏｎｔａｃｔａｎｄＰｏｉｎｔＣｏｎｔａｃｔ１１２１３ＸｕＫａｉＳｕＪｉａｎｘｉｎＺｈｏｕＹｏｎｇｄａｎＱｉｕＭｉｎｇＷａｎｇＷｅｉｓｈｅｎｇ（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００３，Ｃｈｉｎａ）（２ＣｈｉｎａＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅ

4、ｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０３９，Ｃｈｉｎａ）（３ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲ＆ＤＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＳｈａｏｎｅｎｇＧｒｏｕｐＳｈａｏｇｕａｎＨｏｎｇｄａＧｅａｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｏｇｕａｎ５１２０２９，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｇｅａｒｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｉｓｖｅｒｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅａｎｄｔｅｓｔｏｗｉｎｇｔｏｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｇｅａｒｐａｉｒｓｃｏｎｔａｃｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｂｙｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｅｒｒｏｒ，ａｓｓｅｍｂｌｙｅｒｒｏｒ，ｓｕｐｐｏｒ

5、ｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｌｏａｄｅｄｇｅａｒｐａｉｒｓ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｇｅａｒｃｏｎｔａｃｔｃａｎｂｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄｏｆｌｉｎｅｃｏｎｔａｃｔａｎｄｐｏｉｎｔｃｏｎｔａｃｔｉｎｎｏｎ－ｌｏａｄｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ａｎｄｗｉｌｌｂｅｃｈａｎｇｅｔｏｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｔａｃｔｉｎｌｏａｄｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎｔｈｅｌｏａｄｉｓａｐ－ｐｌｉｅｄ，ｔｈｅａｒｅａｏｆｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｉｓｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒａｎｄｅｌｌｉｐｓｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｌｉｎｅｃｏｎｔａｃｔａｎｄｐｏｉｎ

6、ｔｃｏｎｔａｃｔ．ＴｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｌｉｎｅｃｏｎｔａｃｔｉｓｐｅｒｆｅｃｔｕｓｉｎｇＨｅｒｔｚｃｏｎｔａｃｔｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｗｏｃｙｌｉｎｄｅｒｓｃｏｎｔａｃｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｐｏｉｎｔｃｏｎｔａｃｔｉｓｍｏｒｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｃｏｎｔａｃｔｅｌｌｉｐｓｅａｎｄｏｔｈｅｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｆａｃｔｏｒｓ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅｓｏｆｉｎｖｏｌｕｔｅｇｅａｒａｎｄｔｈｅｓａｍｅｐａｒａｍｅｔｅｒｇｅａｒｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｒｅａｎａ

7、－ｌｙｚｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．ＩｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆｇｅａｒｌｉｎｅｃｏｎｔａｃｔｉｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆＨｅｒｔｚｃｏｎｔａｃｔｔｈｅｏｒｙｗｉｔｈｏｕｔｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇａｓｓｅｍｂｌｙｅｒｒｏｒ，ａｎｄｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｏｆｌｉｎｅｃｏｎｔａｃｔｉｓｌｅｓｓｔｈａｎｔｈｅｏｎｅｏｆｐｏｉｎｔｃｏｎｔａｃｔ．Ｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｏｆｌｉｎｅｃｏｎｔａｃｔａｎｄｐｏｉｎｔｃｏｎｔａｃｔｗｉｌｌｂｏ

8、ｔｈｒｉｓｅｉｆｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇａｓｓｅｍｂｌｙｅｒｒｏｒ，ｂｕｔｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｏｆｌｉｎｅｃｏｎｔａｃｔａｎｄｐｏｉｎｔｃｏｎｔａｃｔｗｉｌｌｒｉｓｅｒａｐｉｄｌｙｔｏ５７ｔｉｍｅｓａｎｄｌｅｓｓｔｈ