漸開線直齒輪接觸動態(tài)特性有限元分析.pdf

1、齒輪是機械設(shè)備中動力和運動傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于汽車、風(fēng)電、航空、船舶等領(lǐng)域。目前齒輪朝著高速、重載的趨勢發(fā)展，對齒輪運行的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。建立合理的齒輪模型，深入研究影響齒輪嚙合傳動的各個因素，對提高齒輪承載性和傳動平穩(wěn)性、節(jié)約設(shè)計時間和實驗費用有一定的實際意義。本文建立了帶軸的齒輪傳動模型，基于有限元法研究了軸長、轉(zhuǎn)速、負載對齒輪嚙合接觸沖擊特性和動態(tài)接觸性能的影響和軸及負載對齒輪嚙合剛度的影響。本文主要研究內(nèi)容

2、如下:
　　(1)基于赫茲接觸理論推導(dǎo)出齒輪接觸應(yīng)力的計算公式，論述了解決接觸問題的有限元算法及一般流程并總結(jié)求解接觸動力學(xué)問題的相關(guān)技術(shù)要點，為齒輪的嚙合接觸分析奠定理論基礎(chǔ)。
　　(2)基于直齒輪漸開線齒廓面的形成原理，實現(xiàn)齒輪三維參數(shù)化建模?？紤]到軸變形對齒輪動態(tài)嚙合性能的影響，本文建立了軸系與齒輪的聯(lián)合傳動有限元模型，通過幾何分塊對齒輪模型進行映射網(wǎng)格劃分，優(yōu)化有限元網(wǎng)格模型，為客觀、準(zhǔn)確的分析齒輪接觸動態(tài)特性做了必

3、要的準(zhǔn)備。
　　(3)基于已建立的齒輪傳動有限元模型，對齒輪的接觸動態(tài)特性做了深入研究。分析出齒輪在嚙合過程中接觸應(yīng)力的變化和分布情況，得到接觸應(yīng)力沿齒廓和齒面方向的分布規(guī)律。結(jié)果表明基于軸系和齒輪聯(lián)合傳動模型的動態(tài)接觸分析可以準(zhǔn)確、實時的模擬齒輪的動態(tài)嚙合過程，為齒輪設(shè)計提供參考和依據(jù)。
　　(4)考慮齒輪傳動系統(tǒng)工作情況的多變性，以軸長、轉(zhuǎn)速、負載三個典型的條件因素為例，建立對比分析模型，研究各個因素對齒輪動態(tài)嚙合性能的

4、影響。結(jié)果表明:軸長對齒輪的齒面應(yīng)力分布情況影響較大;轉(zhuǎn)速對齒輪的嚙合沖擊特性影響較大，在本文模型下，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到200rad/s時，從動輪轉(zhuǎn)速沖擊振幅急劇增大，分析結(jié)果為齒輪系統(tǒng)選擇合理的轉(zhuǎn)速區(qū)間提供指導(dǎo);在一定范圍內(nèi)負載變化對從動輪轉(zhuǎn)速振幅影響較小，但隨著負載的增大，齒面接觸應(yīng)力顯著增大。
　　(5)齒輪單、雙齒交替嚙合時，由輪齒彈性變形引起的剛度激勵使齒輪產(chǎn)生振動和噪聲。因此本文研究了齒輪嚙合過程中嚙合剛度的變化規(guī)律，分別建立