弧齿锥齿轮固有振动特性分析.pdf

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1、第2期机械设计与制造2012年2月MachineryDesign&Manufacture51文章编号：1001—3997(2012)02—0051—03弧齿锥齿轮固有振动特性分析任海果吴斌(西北工业大学机电学院，西安710072)AnalysisfornaturalvibrationcharacteristicsofspiralbevelgearsRENHai-guo．WUBin(SchoolofMechanicalEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)^十db

2、十十dq、t十十斤，1、t十N+q、t、§十十—q、^bJ’dpj、tp十41l十q、t●—”十^htp^十【摘要】弧齿锥齿轮主要用于高速、重载的场合，有可能在额定转速内发生强烈的共振，振动应力急剧增大，致使齿轮过早引起疲劳破坏。运用APDL语言自主开发的弧齿锥齿轮建模程序建立了包含齿轮完整结构的有限元模型，计算了不同腹板厚度下的五个弧齿锥齿轮的固有特性，归纳了几种基本齿轮低阶振型种类。结果表明随腹板厚度的增加弧齿锥齿轮的固有频率有所增大，对变形和振动应力的影响效果则与振型有关。关键词：弧齿锥齿轮；固有频率；振型；振动应力；腹板厚度／【Abstract】

3、Spiralbevelgearisusuallyusedforhigh—speed，heavyloadsituations，whichmaysornancestronglywithinratedrevolution,bringsharplyincreasingofvibrationstressandprematurelycause如上tiguefailure．Afiniteelementmodelcoveringcompletestructureofthegeisestablishedusingamodelingprogramofspiralbevelg

4、earindependentlydevelopedwithAPDLlanguage．Thenthenaturalvibrationchar—acteristicsoffivespiralbevelgeararec0fc¨Zedrdiferentwebthicknessandseveralbasiclowerordermodesaresumm~ized．Theresultshowsthatthenaturalfrequencyofthegearwillbelargerwithtswebthicknessincreases，however。deformati

5、onandthevibrationstressarealsoafectedbymodes．Keywords：Spiralbevelgear；Naturalfrequency；Vibrationmodes；Vibrationstress；Webthickness中图分类号：TH13文献标识码：A1引言其对应的特征方程为：([][M]){}=0(3)弧齿锥齿轮以其高速、重载的传动特，在广泛应用于航空、式中：一系统的固有频率；{}一系统特征向量(模态振型)。航天、工程机械等现代机械领域。目前，弧齿锥齿轮正朝着轻量化3弧齿锥齿轮固有特性计算的方向发展。由于齿轮质

6、量减少、传递功率大，使得激励力很大，所齿轮的固有特陛由其主要结构参数决定。当齿轮工作频率与固产生的振动不但会引起噪声、影响工作的精度和可靠性，而且会使有频率互为整数倍时可能产生强烈的共振和噪声，影响工作的精度传动系统失效而发生严重的后果。因此，分析弧齿锥齿轮的固有振和可靠性。在齿轮设计时要结合实际工况，选择合理的参数，使齿轮动特性，找出齿轮工作时的薄弱环节，从结构设计上避免共振的发工作频率远离固有频率，避免共振的发生至关重要。运用大型通用有生，对于提高弧齿锥齿轮的疲劳强度和寿命，具有重要的实际应用限元分析软件ANSYS计算了不同几何参数的辐板结构弧齿锥齿

7、轮价值。目前，科研人员使用ALGOR软件，计算了直齿圆柱齿轮的的固有频率，归纳了，1．种振型种类和振动应力分布。所研究齿轮的几固有频率和振型；一些科研^、员借助于ANSYS计算了斜齿轮的固何模型数据，如表1所示。几何模型的结构示意图，如图1所示。有频率和振型；科研人员在Pro／E中构建模型，运用ANSYS计算表1齿轮基本参数了双圆弧齿轮的固有频率一些科研人员采用ANSYS计算了弧齿锥齿轮在预应力下的振动频率。运用ANSYS自带编程语言APDL语句自主开发的程序构建弧齿锥齿轮有限元模型，计算了弧齿锥齿轮的固有频率和主振型以及各阶对应的最大变形量和振动应力，

8、研究了腹板厚度对弧齿锥齿轮固有振动特陛的影响。2结构体振动基本理论根据振动理论和