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非对称直齿圆锥齿轮的啮合特性与应力分析研究

张占东  
【摘要】: 标准渐开线齿轮的左右两侧齿廓形状是对称的,可以用来实现双向传动。但在实际使用中有相当数量的齿轮只传递单向动力或运动,这类齿轮的工作齿廓与非工作齿廓的应力状态和啮合状态不同,若能根据这一特殊性重新设计轮齿的两侧齿廓,齿轮的传动性能将得到进一步提高,进而发挥出更高的工作性能。因此设计具有不对称齿廓形状的齿轮,开展非对称齿轮的研究具有重要的理论意义和实际意义。 本文首次将非对称齿廓的设计思想应用于直齿圆锥齿轮的研究中,分析比较了不同压力角对齿根弯曲应力和齿面接触应力的影响。 首先,基于平面齿轮的切齿原理,推导了应用广泛的“8”字啮合直齿圆锥齿轮的齿面方程;利用ANSYS软件提供的APDL语言,建立了以压力角为参数的非对称直齿圆锥齿轮参数化模型;讨论了非对称直齿圆锥齿轮的啮合特性。 其次,利用ANSYS软件对非对称直齿圆锥齿轮齿根弯曲应力进行了分析计算,分析比较了不同的非工作侧压力角对受拉侧齿廓和受压侧齿廓齿根弯曲应力的影响,得到了一些具有工程应用价值的结论。 再次,运用ANSYS软件对非对称直齿圆锥齿轮的一对轮齿在节线处啮合的接触应力进行了计算,分析比较了不同的工作侧压力角对齿面接触应力的影响。 最后,对本文所做工作进行了总结,探讨了本文可能存在的一些问题,并对下一步的研究工作进行了展望。


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