以漸開線直齒圓柱齒輪嚙合副為研究對(duì)象,采用有限元法計(jì)算了含齒根裂紋的故障齒的嚙合剛度,分析了齒面接觸應(yīng)力分布特性,載荷的齒向分配特征以及載荷在齒面上隨裂紋深度與裂紋角度變化時(shí)的分配比例關(guān)系,對(duì)比研究了齒根裂紋深度和裂紋角度變化對(duì)齒輪嚙合剛度的影響。計(jì)算結(jié)果表明:裂紋深度引起的嚙合剛度變化相比裂紋角度引起的剛度變化明顯,單齒嚙合狀態(tài)下剛度的變化更為突出;裂紋深度相比裂紋角度載荷分配系數(shù)變化劇烈;裂紋深度與裂紋角度引起的齒面應(yīng)力變化相比正常齒顯著;齒面間載荷分配呈非線性變化。 

【文章來源】：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2020,(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

齒輪副嚙合原理圖

根據(jù)漸開線直齒輪模型進(jìn)行剛度相關(guān)計(jì)算，其計(jì)算總流程，如圖2所示。首先UG建立漸開線齒輪副模型，導(dǎo)入ANSYS定義邊界條件，進(jìn)行靜態(tài)齒輪嚙合分析；其次調(diào)取嚙合齒面形變量以及輪齒接觸面等效應(yīng)力。最后，通過數(shù)值計(jì)算方法求解嚙合剛度，繪制嚙合剛度曲線。由于輪齒接觸齒面間存在間隙，輪齒發(fā)生變形后才能使齒面接觸，這對(duì)定義接觸面具有一定要求[13]。此時(shí)需多次求解，獲取輪齒形變量Δε，若輪齒間的初間隙ε<Δε時(shí)，齒輪接觸區(qū)域需重新定義，ε>Δε，繼續(xù)計(jì)算齒輪剛度。將獲取的輪齒變形量依據(jù)剛度定義進(jìn)行相關(guān)計(jì)算得到嚙合剛度，在ORIGIN中完成曲線的繪制，討論剛度變化及原因。

將漸開線齒輪副嚙合模型導(dǎo)入ANSYS中，選擇的齒輪材料為合金鋼，E=2.0×1011Pa，υ=0.3，ρ=7850kg/m3。有限元分析模型，如圖3所示。主動(dòng)輪施加節(jié)點(diǎn)力形成扭矩。網(wǎng)格劃分過程中，本論文選擇采用六面體網(wǎng)格，該網(wǎng)格計(jì)算量少，計(jì)算精度高同時(shí)使用掃掠方式劃分。對(duì)于嚙合齒采用密化網(wǎng)格，提高精度。針對(duì)齒輪內(nèi)圈以及非接觸區(qū)域采用稀疏劃分方式，縮短求解時(shí)間，減少計(jì)算量。對(duì)輪齒內(nèi)圈采用均勻劃分，便于載荷均勻分配在內(nèi)圈每個(gè)節(jié)點(diǎn)上。齒輪副在外載荷作用下，輪齒嚙合時(shí)產(chǎn)生一定的形變，主動(dòng)輪產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)角。設(shè)θ為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的微小轉(zhuǎn)角

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3572674