非對稱漸開線行星齒輪傳動強(qiáng)度研究.pdf

1、隨著科技的快速發(fā)展，人們對高性能行星齒輪傳動的需求也日益增長，因此研究一種高承載能力、高功率密度的行星齒輪傳動變得十分緊迫。在普通行星齒輪傳動中，內(nèi)嚙合側(cè)的強(qiáng)度通常比較富裕，而外嚙合側(cè)的強(qiáng)度則相對不足，是整個(gè)行星傳動的強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié)。研究表明增大壓力角能有效提高漸開線齒輪的承載能力，這樣只須在行星齒輪傳動的外嚙合側(cè)使用較大的壓力角以較大幅度的提高外嚙合強(qiáng)度，而在內(nèi)嚙合側(cè)使用較小的壓力角以保持或小幅提高內(nèi)嚙合強(qiáng)度，使得內(nèi)、外嚙合強(qiáng)度更加均衡

2、，就能有效的提高行星齒輪傳動的承載能力。因此，本文研究了一種強(qiáng)度更高且更均衡的非對稱漸開線行星齒輪傳動。本文采用傳統(tǒng)齒輪設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)非對稱齒輪，圍繞著如何提高非對稱行星齒輪傳動的強(qiáng)度，進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立了非對稱齒輪的單圓弧刀具和雙圓弧刀具模型。根據(jù)齒輪幾何學(xué)及刀具加工原理，推導(dǎo)了非對稱行星齒輪的全齒廓曲線的參數(shù)方程。給出了非對稱齒輪的齒形參數(shù)計(jì)算公式并研究了非對稱行星齒輪嚙合傳動滿足的條件，為非對

3、稱行星齒輪傳動的強(qiáng)度研究奠定了理論基礎(chǔ)。⑵分別采用基于平截面法及赫茲接觸公式法的解析法和基于混合精確建模的ABAQUS加載接觸有限元法計(jì)算了不同壓力角組合下非對稱齒輪的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力。通過計(jì)算結(jié)果的對比分析，驗(yàn)證了提出的計(jì)算方法的有效性和準(zhǔn)確性，表明非對稱齒輪能有效降低齒根彎曲應(yīng)力和齒面接觸應(yīng)力。⑶采用傳統(tǒng)齒輪設(shè)計(jì)法時(shí)，刀具對非對稱齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度起到?jīng)Q定性作用。為此，本文著重研究了刀具類型及齒根高控制參數(shù)對非對稱齒輪彎曲應(yīng)力的影

4、響，得到了更適合于非對稱齒輪設(shè)計(jì)的刀具類型和齒根高參數(shù)選取方法，為非對稱行星齒輪的強(qiáng)度優(yōu)化提供了常用刀具的最優(yōu)設(shè)計(jì)。⑷提出了采用非對稱齒輪，使得行星齒輪傳動的內(nèi)、外嚙合側(cè)強(qiáng)度更高且更均衡的設(shè)計(jì)思想。為此，以兩側(cè)齒廓壓力角為設(shè)計(jì)變量，以安全系數(shù)的方差加權(quán)值最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了非對稱行星齒輪傳動的強(qiáng)度優(yōu)化模型。為了提高優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性，分析了壓力角對行星齒輪傳動應(yīng)力的影響，確定了合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)初值。通過與普通20°壓力角及25°大壓力角對