以漸開線直齒圓柱齒輪嚙合副為研究對象,采用有限元法計算了含齒根裂紋的故障齒的嚙合剛度,分析了齒面接觸應力分布特性,載荷的齒向分配特征以及載荷在齒面上隨裂紋深度與裂紋角度變化時的分配比例關系,對比研究了齒根裂紋深度和裂紋角度變化對齒輪嚙合剛度的影響。計算結果表明:裂紋深度引起的嚙合剛度變化相比裂紋角度引起的剛度變化明顯,單齒嚙合狀態(tài)下剛度的變化更為突出;裂紋深度相比裂紋角度載荷分配系數變化劇烈;裂紋深度與裂紋角度引起的齒面應力變化相比正常齒顯著;齒面間載荷分配呈非線性變化。 

【文章來源】：機械設計與制造. 2020,(07)北大核心

【文章頁數】：5 頁

【部分圖文】：

齒輪副嚙合原理圖

根據漸開線直齒輪模型進行剛度相關計算，其計算總流程，如圖2所示。首先UG建立漸開線齒輪副模型，導入ANSYS定義邊界條件，進行靜態(tài)齒輪嚙合分析；其次調取嚙合齒面形變量以及輪齒接觸面等效應力。最后，通過數值計算方法求解嚙合剛度，繪制嚙合剛度曲線。由于輪齒接觸齒面間存在間隙，輪齒發(fā)生變形后才能使齒面接觸，這對定義接觸面具有一定要求[13]。此時需多次求解，獲取輪齒形變量Δε，若輪齒間的初間隙ε<Δε時，齒輪接觸區(qū)域需重新定義，ε>Δε，繼續(xù)計算齒輪剛度。將獲取的輪齒變形量依據剛度定義進行相關計算得到嚙合剛度，在ORIGIN中完成曲線的繪制，討論剛度變化及原因。

將漸開線齒輪副嚙合模型導入ANSYS中，選擇的齒輪材料為合金鋼，E=2.0×1011Pa，υ=0.3，ρ=7850kg/m3。有限元分析模型，如圖3所示。主動輪施加節(jié)點力形成扭矩。網格劃分過程中，本論文選擇采用六面體網格，該網格計算量少，計算精度高同時使用掃掠方式劃分。對于嚙合齒采用密化網格，提高精度。針對齒輪內圈以及非接觸區(qū)域采用稀疏劃分方式，縮短求解時間，減少計算量。對輪齒內圈采用均勻劃分，便于載荷均勻分配在內圈每個節(jié)點上。齒輪副在外載荷作用下，輪齒嚙合時產生一定的形變，主動輪產生微小轉角。設θ為主動輪轉動的微小轉角

【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮齒面接觸特性的直齒輪嚙合剛度研究[J]. 陳銳博,張建杰,周建星,孫文磊.  機械傳動. 2016(10)
[2]一種面齒輪傳動時變嚙合剛度數值計算方法[J]. 雷敦財,唐進元.  中國機械工程. 2014(17)
[3]齒輪輪齒誤差對嚙合剛度影響規(guī)律研究[J]. 鄭雅萍,吳立言,常樂浩,丁云飛.  機械傳動. 2014(05)
[4]齒輪動態(tài)嚙合過程應力仿真與分析[J]. 賀朝霞,周建星.  機械傳動. 2013(09)
[5]故障齒輪嚙合剛度綜合計算方法[J]. 崔玲麗,張飛斌,康晨暉,胥永剛,高立新.  北京工業(yè)大學學報. 2013(03)
[6]直齒面齒輪加載嚙合有限元仿真分析[J]. 唐進元,劉艷平.  機械工程學報. 2012(05)
[7]齒輪時變嚙合剛度改進計算方法[J]. 李亞鵬,孫偉,魏靜,陳濤.  機械傳動. 2010(05)
[8]基于線性規(guī)劃法的齒輪嚙合剛度與載荷分布計算的改進方法[J]. 卜忠紅,劉更,吳立言,劉增民.  機械科學與技術. 2008(11)
[9]裂紋故障對齒輪傳動系統(tǒng)動力特性的影響[J]. 張延超,邵忍平,劉宏昱.  機械設計與制造. 2006(10)
[10]國外齒輪系統(tǒng)動態(tài)特性的統(tǒng)計分析[J]. 李潤方,王建軍.  機械傳動. 1995(04)

碩士論文
[1]球軸承—螺旋錐齒輪系統(tǒng)多體動力學分析[D]. 熊濤.昆明理工大學 2016
[2]齒輪剛度計算及其有限元分析[D]. 王龍寶.江蘇大學 2007



本文編號：3572674