精确载荷分布下斜齿轮三维建模及弯曲应力分析.pdf

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1、精确载荷分布下斜齿轮三维建模及弯曲应力分析章琦，周惠群，王秀婷(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安710072)Three——dimensionalModelingandBendingStressAnalysisofHelicalGearsWithPreciseLoadDistributionZHANGQi，ZHOUHui—qun，WANGXiu—ting(KeyLaboratoryofContemporaryDesignandIntegratedManufacturingTechnologyofMinis

2、tryofEducation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)摘要：从范成法加工齿轮的原理出发，利用三维moreteethareengaged，whichisdifferentfrom建模软件建立了渐开线斜齿圆柱齿轮的精确模型。spurgears·根据齿轮啮合变形协调方程，利用线性规划法求解Keywords：helicalgear；toothrootbending了齿轮副在各啮合节点的载荷分布情况，并计算了stress：loaddistribution轮齿间

3、的载荷分配率。利用有限元软件ANSYS计算了完整齿轮模型在啮合过程中的最大齿根弯曲应0引言力，为齿轮弯曲强度校核提供了依据。研究结果发现，斜齿轮的最大弯曲应力有可能出现在多齿啮合齿轮作为传动系统的重要组成部分，其齿根弯的区域，这种现象与直齿轮有所不同。曲强度的校核一直是齿轮设计的关键问题。传统的关键词：斜齿轮；齿根弯曲应力；载荷分布齿轮设计将轮齿简化为悬臂梁处理，不仅设计计算中图分类号：TH132烦琐，效率也较低。随着计算机技术的发展，有限元文献标识码：A技术得到广泛的发展，国内外学者对齿轮应力也进行了很多研究。赵宁、孙雪梅_1]等

4、建立一个单齿文章编号：1001—2257(2012)06—0010—04Abstract：Fromtheprincipleofgenerating模型，采用应力影响矩阵法计算得到整个啮合过程中的齿根弯曲应力过程。顾守丰l3等通过自编程序method，anaccuratemodelofinvolutehelicalgearwasbuiltusingthree——dimensionalmodelingsoft——实现了斜齿轮三维有限元模型的自动生成，并计算ware．Basedonthedeformationcompatibilityeq

5、ua—了齿根应力的结果。林超建立的二维单齿有限元分析模型，考虑了轮齿变位和刀具圆角等因素的影tionforgearpair，theloaddistributiononeachmeshingpitchpointwascalculatedwithlinearpro—响。曹雪梅等使用IDEAS软件分别计算了齿条刀具为不同形状时加工出的齿轮的齿根弯曲应力。grammingtechnique．Thenthetotalloadcoeffi—cientsbetweendifferentteethwerecalculated．U—王玉新对渐开线直齿

6、轮分别建立了二维和三维模型，并对齿根应力的计算结果进行了对比。王进singfiniteelementsoftware—ANSYS，themaxi—礼_7研究了在冲击载荷作用下，标准齿轮齿根不同mumtoothrootbendingstressinmeshingprocess曲率的过渡曲线对齿根最大动应力的影响。给出了ofthewholegearmodelwasfound，thusitcanpro—随过渡圆角变化而变化的齿根最大应力图，并计算videevidenceforcheckingtoothbendingstrength．了给定

7、齿轮参数下齿根最佳过渡圆角。Theresultsshowthatthemaximumrootbending但以上的研究中，模型在过渡曲线部分往往采stressesforhelicalgearsarelikelytoappearwhen用圆角代替，同时齿轮载荷分布多沿接触线平均分收稿日期：2011—12—26配，不能反映载荷沿接触线的分布。另外对于最大·1O·《机械与电子》2Ol2(6)分布下斜齿轮三维建模及应力出现的时刻，多采取假设的办法，不能准确反映r—arctanrg-Yc．，其值在此范围内变动0≤)，≤工齿根应力的变化过程。(

8、7c／2一)。在对斜齿轮进行三维精确建模的基础上，利用c．刀具圆角半径的确定。有限元法和线性规划法计算了齿轮副在各啮合节点①当齿轮过渡曲线由两段过渡圆弧组成时，刀的载荷分布。在完整的齿轮有限元模型上进行了准具齿廓顶部有2个圆角，其圆角