汽车后桥弧齿锥齿轮齿面反求及动态性能分析

【摘要】：弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮（统称螺旋锥齿轮）适用于两相交及相错轴间运动及动力传递。螺旋锥齿轮齿面几何形状很大程度上决定了锥齿轮副的接触区形态，直接影响着所服务的机械装置的传动质量及其整机的工作性能。随着现代工业技术的飞速发展，齿轮的使用寿命及噪声控制要求越来越高，然而国内众多锥齿轮制造企业至今尚未积累及完全设计具有优质传动性能的锥齿轮产品的系统经验。论文针对企业引进的优良传动性能的螺旋锥齿轮产品，为消化吸收其先进技术，需要解决未知参数螺旋锥齿轮反求技术和动态性能分析的难题。螺旋锥齿轮齿面反求技术和振动噪声的研究成果很多，但有关螺旋锥齿轮齿面反求技术的实现手段以及其接触区形态对其动态性能影响的相关性研究和直接指导作用的文献却较少。因此，解决螺旋锥齿轮齿面反求及实现技术、动态性能分析方面的技术瓶颈，是深层次消化吸收国外优质齿轮样品的先进技术，缩小与国外螺旋锥齿轮制造业水平的重要举措。鉴于此，论文研究的主要路线和内容： 1.研究未知参数的螺旋锥齿轮齿形测量和齿形偏差测量与计算方法； 论文利用三坐标测量机，测定国外优质性能的螺旋锥齿轮齿坯参数；在了解3906型齿轮测量中心的原理和齿形测量方法的基础上，研究未知参数的螺旋锥齿轮齿形测量和齿形偏差测量与计算方法；利用Matlab软件编译基于“基本机床模型”的齿面反求程序，并对样品齿轮齿面进行反求实验。 2.研究螺旋锥齿轮几何模型及有限元网格模型的构建方法和相关技术； 利用样品齿轮的齿面坐标离散点重构其齿面，并构建其三维几何模型；利用Hypermesh软件选用六面体线性缩减积分单元(C3D8R)对齿轮进行网格划分，给出构建有限元模型的关键技术，为后续螺旋锥齿轮内部激励（时变啮合刚度激励、啮合冲击激励和传动误差激励）和动态强度计算做好充分准备。 3.研究螺旋锥齿轮内部激励和动态强度的有限元计算方法； 以螺旋锥齿轮加载接触有限元分析原理为基础，给出利用有限元软件分析螺旋锥齿轮内部激励和动态强度的计算方法，给出相关计算的前处理设置方法和关键技术；以反求的优质螺旋锥齿轮样品为对象计算其内部激励和动态强度，为进一步探析螺旋锥齿轮接触区形态对其传动性能的影响规律提供有效手段。 4.探究不同接触区形态的螺旋锥齿轮综合传动性能的影响； 利用有限元分析软件全面计算不同接触区形态的螺旋锥齿轮内部激励和动态强度，建立其动态啮合性能的分析对比，挖掘优质传动性能的螺旋锥齿轮齿面接触区形态特征，并以此特征构建优化后的齿轮五齿对有限元模型，最后进行其动态啮合性能的相关计算，通过对比优化后齿轮与样品齿轮的相关计算结果总结优良传动性能的螺旋锥齿轮接触区形态特征。最后利用螺旋锥齿轮滚动检查机进行相关计算结果的滚动检查实验，论证本文理论研究的正确性和可行性。