【摘要】：齒輪在機械設備中應用的非常廣泛,在機械傳動中具有重要的作用。隨著工業(yè)生產飛速的發(fā)展,對齒輪傳動裝置的壽命和可靠性的要求也越來越高。目前我國齒輪工業(yè)中基本依靠ISO齒輪標準設計齒輪,對齒面接觸強度的評價是以Hertz接觸理論為基礎。Hertz接觸理論沒有考慮到接觸齒面的潤滑、相對運動、粗糙度等因素的影響,對齒面接觸狀態(tài)的描述過于簡化。盡管有通過實驗確定的一些影響因子來考慮這些因素的影響,然而隨著對齒輪的高功率密度、長服役壽命等性能要求的提高,現(xiàn)階段基于Hertz接觸理論的設計準則難以準確揭示齒面接觸及失效機理,通常會導致對于齒輪的失效形式及齒輪壽命估計不清楚,這些問題凸顯出了正確描述齒面真實接觸以及建立考慮更多因素的齒輪設計方法的必要性和重要性。本文根據(jù)線接觸EHL應力擬合公式,推導出基于EHL應力下的齒輪接觸疲勞強度設計公式;將潤滑油粘度根據(jù)不同工況分段以后,對比分析了不同條件下齒輪的EHL應力與Hertz應力的大小,以及基于兩種應力設計結果之間的大小。研究分析表明:EHL中心應力和Hertz應力在不同條件下都非常接近,基于兩種應力設計結果之間也非常接近;EHL應力也能跟Hertz應力相同,作為齒輪接觸疲勞強度設計的理論依據(jù)。以Dowson的EHL油膜為理論基礎,推導出基于EHL油膜厚度的齒輪潤滑設計公式;將基于EHL應力的齒輪強度設計和齒輪潤滑設計相結合,得到既滿足強度又滿足潤滑的非Hertz接觸齒輪設計公式。對比分析了不同工況下,非Hertz接觸齒輪設計結果與基于Hertz理論設計結果的大小。使用了大量不同場合的齒輪實例對非Hertz接觸齒輪設計結果進行驗證,并對所有實例進行抗膠合校核。研究分析表明:非Hertz接觸齒輪設計結果與齒輪實際尺寸非常接近,并且全部滿足齒輪的抗膠合校核;而基于Hertz理論設計結果小于齒輪的實際尺寸,有一些甚至難以滿足抗膠合校核;非Hertz接觸齒輪設計方法綜合考慮齒輪的強度和潤滑雙重標準,更加符合實際工況,設計結果令人滿意,完全滿足工程需求,對提高齒輪的抗疲勞壽命和可靠性具有重要的意義。開發(fā)基于非Hertz接觸齒輪設計理論與方法應用軟件,本文使用Windows平臺上Visual Basic開發(fā)工具及Access數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行軟件開發(fā),為在齒輪設計中使用非Hertz接觸齒輪設計理論與方法提供了方便。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH132.41
【圖文】：

2132 1H EHd HKT Z Zd 大 Hertz 接觸應力的漸開線斜齒輪的設計公式[71]為： 2132 1H EHd HKT Z Zd 于 EHL 中心應力的齒輪強度設計公式直齒輪的輪齒受力分析合線作用齒面上的法向載荷在節(jié)點P處分解成兩個相互垂直的力為圓周力tF ，徑向方向的力為徑向力rF ，如圖 2.1 所示：12tancostr ttnTFdF FFF

圖 5.1 非 Hertz 接觸齒輪設計軟件操作界面圖 5.1 軟件操作界面上有九個參數(shù)輸入框、七個參數(shù)復選框、一個計算按鈕以及六個計算結果顯示欄；其中復選框“Combo3”、“Combo4”分別為主、從動齒輪的材料選擇框，該軟件對兩齒輪都分別提供了五種材料的選擇，分別為：滲碳淬火鋼、調制鋼、鑄鋼、球磨鑄鐵和灰鑄鐵；“Combo5”為變速箱對應的原動機的選擇框，提供了四種原動機的選擇，分別為：電動機、蒸汽機、多缸內燃機和單缸內燃機；此外，使用該軟件設計時要注意以下問題：（1）齒輪傳動比不易過大，通常不能大于 10；螺旋角應在常用范圍 8°～20°之間進行選擇，否則會出現(xiàn)如圖 5.2 提示：

圖 5.1 非 Hertz 接觸齒輪設計軟件操作界面操作界面上有九個參數(shù)輸入框、七個參數(shù)復選框果顯示欄；其中復選框“Combo3”、“Combo4擇框，該軟件對兩齒輪都分別提供了五種材料的制鋼、鑄鋼、球磨鑄鐵和灰鑄鐵；“Combo5”，提供了四種原動機的選擇，分別為：電動機燃機；此外，使用該軟件設計時要注意以下問題動比不易過大，通常不能大于 10；螺旋角應在擇，否則會出現(xiàn)如圖 5.2 提示：

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