漸開線直齒輪接觸動態(tài)特性有限元分析.pdf

1、齒輪是機械設備中動力和運動傳輸?shù)年P鍵部件，廣泛應用于汽車、風電、航空、船舶等領域。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。本文主要研究內容

2、如下:
　　(1)基于赫茲接觸理論推導出齒輪接觸應力的計算公式，論述了解決接觸問題的有限元算法及一般流程并總結求解接觸動力學問題的相關技術要點，為齒輪的嚙合接觸分析奠定理論基礎。
　　(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格劃分，優(yōu)化有限元網格模型，為客觀、準確的分析齒輪接觸動態(tài)特性做了必

3、要的準備。
　　(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力的變化和分布情況，得到接觸應力沿齒廓和齒面方向的分布規(guī)律。結果表明基于軸系和齒輪聯(lián)合傳動模型的動態(tài)接觸分析可以準確、實時的模擬齒輪的動態(tài)嚙合過程，為齒輪設計提供參考和依據(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。結果表明:軸長對齒輪的齒面應力分布情況影響較大;轉速對齒輪的嚙合沖擊特性影響較大，在本文模型下，當轉速達到200rad/s時，從動輪轉速沖擊振幅急劇增大，分析結果為齒輪系統(tǒng)選擇合理的轉速區(qū)間提供指導;在一定范圍內負載變化對從動輪轉速振幅影響較小，但隨著負載的增大，齒面接觸應力顯著增大。
　　(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