考虑齿面摩擦非线性影响的直齿轮齿根动应力分析.pdf

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1、第35卷第10期舰船科学技术Vol·35，No·102013年10月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYOct．，2013：===：：==：：=：：==：：：：：：：：：：：：：：：：：：================================================0考虑齿面摩擦非线性影响的直齿轮齿根动应力分析李(大连华锐重工集团股份有诤限公司，辽宁大连116013)摘要：渐开线齿廓齿轮的轮齿在啮合过程中存在很多非线性边界条件，特别是齿面间的摩擦对齿根应力的影响更是非常显著，另外若考虑到边界条件参数的典型动态激励，齿轮的轮齿齿根应力分布

2、情况相较静态分析结果会有很大的不同。本文基于一对平行轴齿轮副模型，通过建立有限元齿轮接触模型对其啮合过程进行模拟分析，并在考虑齿面摩擦系数为边界条件激励的情况下，对齿轮齿根动应力进行计算和讨论，从而总结出齿轮啮合过程中轮齿齿根动应力变化的一般规律。关键词：齿根动应力；齿轮接触分析；有限元模型；非线性边界条件中图分类号：THl32．413文献标识码：A文章编号：1672—7649(2013)10—0082—06doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2013．10．019Researchondynamictoothrootstressofspurge

3、arwiththeconsiderationofnonlinearfrictioninfluenceLIZheng(DalianHuaruiHeavyGroupCo．，Ltd．，Dalian116013，China)Abstract：Therearelotsofnonlinearboundaryconditionsduringinvolutegearmeshing，andthefrictionbetweenthecontactedcylindricalgeartoothsurfaceswillinfluencerootstressobviously．Addition

4、ally，ifconsidersomeboundaryconditionsastypicaldynamicexcitations，thedynamicgeartoothrootstressdistributionwillbefardifferentfromstaticresults．Consequently，thepresentedpaperwillbuildfiniteelementmodelonthebasisofapairofparallelaxisinvolutespurgeartosimulatethegearmeshingprocess，andthenc

5、alculateandanalyzethestaticanddynamicresponsesofgeartoothrootstresswiththeconsiderationofthenonlinearfrictionalcoefficientexcitation，sequentiallysummarizethegeneralsituationsofdistributionandvariationtrendofdynamicgeartoothrootstress．Keywords：dynamictoothrootstress；gearcontactanalysis；

6、FEM；nonlinearfriction引—L百齿轮传动是通过齿轮轮齿之间的相互啮合实现的，因此任何和齿轮相关的设计都必须要仔细考虑和评估轮齿啮合质量的好坏。齿轮件的可靠性对于齿轮传动机械的性能优劣有着举足轻重的影响，特别是齿轮的齿根强度更是能够直接反映齿轮质量的重要性能参数之一。齿轮的啮合是一个比较复杂的过程，几乎所有的齿轮失效案例都是由于齿轮啮合不当或接触不好造成偏载、冲击或振动而导致的。因此研究齿轮啮合过程中的应力分布，特别是齿根应力分布情况就显得尤为重要。随着齿轮行业的发展，传统的轮齿接触简化模型已经不能够充分描述齿轮啮合特性的核心所在。特别收稿日期：20

7、12—12—25；修回日期：2013一Ol一29作者简介：李诤(1982一)，男，博士，工程师，研究方向为热能与动力工程。第10期李诤：考虑齿面摩擦非线性影响的直齿轮齿根动应力分析·83·是齿轮啮合过程中由于曲面齿廓接触和齿面间摩擦产生的非线性问题使得传统齿轮啮合模型已经无法准确分析齿轮齿根应力分布结果，特别是齿轮啮合过程中的动态边界条件(激励)会造成齿根应力发生不同于传统静力学分析结果的动力学特性响应。本文将基于一对平行轴渐开线直齿轮副的有限元啮合模型，首先对齿轮副啮合的过程进行动态模拟仿真，在考虑齿面摩擦系数作为边界条件激励源的情况下，对齿轮进行动态的齿根应