汽車差速器嚙合傳動(dòng)規(guī)律及直齒錐齒輪副疲勞失效研究.pdf

1、直齒錐齒輪因具有傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已在汽車、航空航天、石油、化工等諸多領(lǐng)域中來(lái)實(shí)現(xiàn)相交軸間的運(yùn)動(dòng)傳遞。另外，直齒錐齒輪構(gòu)成的復(fù)雜齒輪機(jī)構(gòu)因繼承雙齒嚙合到單齒嚙合的嚙合規(guī)律，具有更加復(fù)雜的輪齒嚙入嚙出規(guī)律。例如重載卡車后橋中的差速器往往長(zhǎng)時(shí)間處于重載、沖擊等復(fù)雜多變的工作環(huán)境，若能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)齒輪在嚙合過(guò)程的齒面接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力和傳動(dòng)誤差等參量的變化規(guī)律，有利于人們更清楚地認(rèn)識(shí)汽車差速器的工作性能，為汽車差速器設(shè)計(jì)過(guò)程

2、中的接觸應(yīng)力的分析提供了參考價(jià)值。另外，在現(xiàn)代工業(yè)中，齒輪的設(shè)計(jì)要求滿足高速、重載而尺寸小、重量輕的特點(diǎn)。對(duì)于這一特點(diǎn)，進(jìn)行齒輪的疲勞分析來(lái)確保齒輪的設(shè)計(jì)可靠性就變得至關(guān)重要。因此，分析直齒錐齒輪的疲勞失效形式有利于人們確定齒輪副中的主要疲勞部件，并且有利于人們了解接觸疲勞應(yīng)力和彎曲疲勞應(yīng)力對(duì)齒輪壽命的影響，對(duì)于提高汽車差速器的使用壽命具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。
　　 本文根據(jù)直齒錐齒輪的嚙合原理和加工過(guò)程，在Pro/E軟件環(huán)境下，采

3、用球面漸開線齒廓方程，建立了直齒錐齒輪的三維參數(shù)化精確幾何模型，并進(jìn)行虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真分析，為進(jìn)行有限元分析打下了基礎(chǔ)。
　　 利用現(xiàn)代有限元仿真分析技術(shù)，在通用有限元軟件ANSYS中建立汽車差速器和直齒錐齒輪副的非線性靜態(tài)接觸分析有限元模型，分析了汽車差速器在不同嚙合位置的齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力的分布規(guī)律，驗(yàn)證了齒端效應(yīng)的存在，討論了差速器的對(duì)稱性、行星齒輪的等效性和傳動(dòng)誤差。此外，根據(jù)疲勞累積準(zhǔn)則和疲勞曲線方程來(lái)分析直