准双曲面齿轮准静态接触分析和试验研究.pdf

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1、第３８卷第５期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ５２０１７年５月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｙ．２０１７准双曲面齿轮准静态接触分析和试验研究１，２２２２卓耀彬，周晓军，吕浩亮，滕国阳（１．丽水学院工学院丽水３２３０００；２．浙江大学流体传动及控制国家重点实验室杭州３１００２７）摘要：建立了精确的准双曲面齿轮的轮齿面和过渡曲面数学模型；选择用平均接触椭圆长半轴、接触线方向角和传动误差曲线交点来评价齿面接触斑点和传动误差；以一个准双曲面齿轮副为计算实例，建立了适合准静态齿面接触分析的准双曲面齿轮传动系统有

2、限元分析模型；通过准静态加载齿面接触特性分析，得到齿根弯曲应力、接触应力和传动误差的变化规律，分析载荷的影响情况，并比较了有限元结果与经验公式计算结果。开发了准双曲面齿轮试验台，进行齿面接触斑点和齿根弯曲应力检测，试验结果与仿真结果的一致性较好。关键词：准双曲面齿轮；齿面接触斑点；传动误差；有限元分析；试验验证中图分类号：ＴＨ１３２文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｃｏｎｔａｃｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｙｐｏｉｄｇｅａｒｓｕｎｄｅｒｑｕａｓｉｓ

3、ｔａｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎ１，２２２２ＺｈｕｏＹａｏｂｉｎ，ＺｈｏｕＸｉａｏｊｕｎ，ＬｖＨａｏｌｉａｎｇ，ＴｅｎｇＧｕｏｙａｎｇ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉｓｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉｓｈｕｉ３２３０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｌｕｉｄＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｏｆｔｏｏｔｈｓｕｒｆａｃｅｓａｎｄｆ

4、ｉｌｌｅｔｓｕｒｆａｃｅｓｏｆｔｈｅｈｙｐｏｉｄｇｅａｒａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｒｅｅｉｎｄｅｘｅｓｏｆａｖｅｒａｇｅｓｅｍｉｍａｊｏｒａｘｉｓｏｆｃｏｎｔａｃｔｅｌｌｉｐｓｅｓ，ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｃｏｎｔａｃｔｐａｔｈａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｒｒｏｒｃｕｒｖｅａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｔｏｏｔｈｃｏｎｔａｃｔｐａｔｔｅｒｎａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｒｒｏｒ．Ｔｈｅｎ，ｔａｋｉｎｇａｈｙｐｏｉｄｇｅａｒｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｆｉ

5、ｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｈｙｐｏｉｄｇｅａｒｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｈｉｃｈｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｏｏｔｈｃｏｎｔａｃｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｕｎｄｅｒｑｕａｓｉｓｔａｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｂｙｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｑｕａｓｉｓｔａｔｉｃｍｏｔｉｏｎａｎｄｌｏａｄｅｄｔｏｏｔｈｃｏｎｔａｃｔ，ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｓｓｅｓ，ｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｅｓ，ａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｒｒｏｒａｒｅｉｎｖ

6、ｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｂｙｅｍｐｉｒｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｈｙｐｏｉｄｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｂｅｄｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｔｈｅｎｔｈｅｔｏｏｔｈｃｏｎｔａｃｔｐａｔｔｅｒｎｔｅｓｔａｎｄｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｗｅｌｌｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈ

7、ｙｐｏｉｄｇｅａｒ；ｔｏｏｔｈｃｏｎｔａｃｔｐａｔｔｅｒｎ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｒｒｏｒ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ降低产品的开发时间和成本。国外学者将结合设计理论１引言与ＴＣＡ技术，对受载时的弯曲应力、轮齿变形、传动误差和重合度等进行理论和试验研究，并对准双曲面齿轮传［３８］准双曲面齿轮具有传动平稳、重合度高、承载能力动的振动噪声的产生原因进行分析和优化设计；国内大、噪声低和传动比大等优点，因此被广泛应用于汽车、学者提出结合了有限元法及柔度矩阵法的准双曲面齿轮［１］航天、航空、船舶和工程机械等领

8、域。齿面加载接触分析理论，对齿面边缘接触、安装位置偏差［９１５］国内外学者都采用计算机仿真技术进行准双曲面齿和摩擦承载接触等问题进行了