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准双曲面齿轮数字化制造建模及应力分析的新方法研究

蒋闯  
【摘要】:准双曲面齿轮由于减速比大,传动平稳,体积小而被广泛应用于汽车的驱动桥作为主传动中。准双曲面齿轮的设计计算复杂,齿面啮合质量的控制一直不够理想。为改善准双曲面齿轮的啮合性能,提高其运行的可靠性,对准双曲面齿轮进行数字化制造新方法的探索显得非常重要。本文在研究HFT法切齿的基础上提出了在完全共轭基础上对齿面接触区进行主动修正的新方法。 本文研究了准双曲面齿轮的空间结构,计算出了齿轮副的几何参数。结合成形法双面加工的特点,用VC软件计算出了大轮加工参数,基于局部综合法理论,推导出了小轮加工参数计算公式,结合小轮刀倾单面加工特点和实际加工机床参数,用VC计算出了小轮加工参数。在MATLAB中,计算出了大轮齿面点和齿根过渡曲面点,小轮利用齿面旋转投影,对工作齿面、齿根突端和过渡曲面分别划分5×9个网格,实现了相应点的计算。将齿轮副的三维坐标点导入UG中,完成了齿轮副的三维造型。大小轮均取三个齿,在UG中模拟装配导入HyperMesh中,完成了网格划分和约束条件设置,导入ANSYS中进行计算,得到了齿轮副的接触应力分布和齿根弯曲应力分布情况。根据完全共轭原理,计算出了小轮共轭齿面点,通过修形,实现了齿面局部共轭以及齿根过渡曲面的优化,在UG中完成装配后实现了齿轮副的啮合动态性能仿真,能够直观地看到齿轮副啮合情况。 根据对有限元模型的加载接触分析结果,验证了HFT法加工小轮时所得模型的精确性,说明了齿根过渡曲面对降低齿轮弯曲应力的作用;根据对三维模型的啮合动态仿真分析和实验结果,验证了基于共轭齿面点进行修形的可行性。


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