螺旋锥齿轮啮合轮齿应力场分析.pdfVIP

维普资讯 节一I，I ， 第1卷第 2期 螺旋锥齿轮啮合轮齿应力场分析 螺旋锥齿轮啮合轮齿应力场分析① 重庆大学机械传动国家重点实验室 黄昌华@ 李润 ／郑昌启 丁一s32．4砧 摘要 采用有限元混合法推导 了求解复杂空间啮夸轮齿应力场分析的有 关公式，证 明了在只有转动刚体位移的空间接触 问题模型中刚体位秽影响矩 毕『[凡 ]和整 体 平衡 矩 阵 口]互为转置：提 出了多轮齿对 同时接 触时的计算方法，太太减．少了分析计算量：建 立 了轮 齿应力与齿面几何学及栽荷之 间的直接联 系：最后将一对准双 曲面齿轮 剐的计算 结果与相关的实验结果进行 了对比，两者是 吻合 的。本文的研 究成果 虽是针对螺旋锥齿 轮而得到的，但它同样是分析其它复杂 空间啮合 齿轮副强度特性的非常有 用的新方法。 关键词 ：螺旋镭齿轮 接触分析 应力分析 合分析主要提供轮齿承载后的齿面瞬时接触区 引 言 、 的位置．大小 以及同时啮合轮齿之间豹蓑荷分 在轮齿强度分析方面，长期以来人们是基 配的初始解 ，由三维弹性接触有限元分析精确 于悬臂粱理论来模拟齿轮轮齿的弯曲应力状态， 求解瞬时接触区的大小，各啮合轮齿之间的载 采用赫兹理论计算接触应力，这种方法的精度 荷分配．接触压力分布以及整个轮齿的应力场 可 以通过引入大量的修正系数而得到提高。近 和位移场等等。该方法建立 了轮齿齿面蓑触压 年来，人们试图进一步提高悬臂粱方法的精度， 力，齿根弯 曲应力和传递扭矩之间的直接联系， 但结果却不甚理想。真宴轮齿的三维有限元分 提供了一种包含齿面几何学在内的轮齿强度特 析表明，各种改进的悬臂梁理论均不能克服悬 性分析方法。值得—提的是，本文提供的计算 臂粱法的固有缺陷。只有完善的三维分析才能 方法是 以有限元技术为基础，同样地也可采用 正确计算出齿轮轮齿上的盅力。对复杂的空间 其它的数值分析方法如边界元技术。 共轭轮齿情况更是这样。于是 ，美国学者L． 一 轮 齿接 触 离 散 化 力 学 模 型 E．WiICOX在文献 [1]中提出了一种以三维有 限元分析为基础的计算齿轮轮齿应力的模型。 文献 [6]以轮 加载啮合分析为基础，采 该模型的缺陷是没有考虑摩擦 的影响；在计算 用矢量法建立 了轮☆接触离散化模型 自动生成 方法上无法考虑到载荷变化对接触区域上边界 算法。不仅建立 了如Hj1所示的轮齿接触离散 桀件 的影响，难以真实地模拟 轮齿齿面 问的接 化 网格模型，还给I山了下列信息：大小轮齿面 触状态。 · 上所有可能的接触点对及其坐标；考虑了齿面 本文 以文献[2～5]的技术 理论 为基础 ， 失配的所有可能接触点对的初始相对间隙；建 提出了一种将轮齿加载啮合分析和弹性接触有 立接触 区内部的局部坐标系基底 幺矢 、 限元混合法相结合，精确分析空间局部共轭齿轮 等等 。下面再给定模型的边界条件和外载 副强度特性的新方法——空间局部性共轭齿三 工况即可模拟啮合过程中轮齿在某瞬时的受力 维弹性接触有限元分析计算方法。轮齿加载啮 状况。 】奉立 稃到国家教委 博士点基金资助 重’理工 作于请华 大学摩擦学 国家重点实