重載車(chē)輛變速箱齒輪齒廓修形技術(shù)研究
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王 炎 馬吉?jiǎng)? 劉海平
(軍械工程學(xué)院 火炮工程系, 河北 石家莊 050003)
摘要 利用MSC.Marc軟件對(duì)變速箱齒輪副進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)接觸有限元分析,得到不同修形方式下齒
輪副傳動(dòng)誤差、 齒面接觸應(yīng)力變化情況。針對(duì)重載車(chē)輛行駛工況惡劣, 齒輪負(fù)載變化大、 可靠性要求高
的特點(diǎn),提出應(yīng)以最大限度降低齒面接觸應(yīng)力峰值,且不增加齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)誤差波動(dòng)為修形目標(biāo)。
關(guān)鍵詞 齒廓修形 接觸有限元 重載齒輪 MSC.Marc
Research on Gear Tooth Profile Modification
of Gear box in Heavy Vehicle
Wang Yan Ma J isheng Liu Haiping
( Department of Guns Engineering, Ordnance Engineeri ng College, Shiji az huang 050003, China)
Abstract The quasi static c ontact fini te element analysis of meshing gear is simulated using MSC. Marc sof t
ware, then transmission error and contact stress of gear are computed in di fferent tooth prof i le modification methods.
Due to the large load fluctuation of heavy vehicle, the target of tooth prof i le modi fication is suggested, that is to mini
mize the peak value of tooth contact stress to the full, and not to increase the transmis sion error fluctuation of gear sys
tem.
Key words Tooth profile modi fication Fini te element of c ontact Heavy load gear Msc.Marc
0 引言
重載車(chē)輛行駛環(huán)境惡劣, 變速箱齒輪負(fù)載峰值高、
波動(dòng)大。由于齒輪受載彈性變形和加工誤差的影響,
在嚙入嚙出時(shí)刻出現(xiàn)頂刃刮行現(xiàn)象, 產(chǎn)生齒輪噪聲及
動(dòng)載荷。嚴(yán)重的頂刃刮行還會(huì)使齒面接觸應(yīng)力急劇增
加,加速齒面的膠合失效。通過(guò)適當(dāng)?shù)凝X廓修形可以
改善齒輪頂刃刮行狀況, 達(dá)到減振降噪的目的。以往
學(xué)者以減小齒輪系統(tǒng)振動(dòng)噪聲為修形目標(biāo), 對(duì)額定負(fù)
載下的齒輪修形進(jìn)行了大量卓有成效的工作[ 1- 4]
。而
對(duì)于重載車(chē)輛, 負(fù)載高且變化大,相對(duì)于齒輪系統(tǒng)的振
動(dòng)噪聲,齒輪的抗膠合能力更為重要。我們以接觸有
限元理論為基礎(chǔ),對(duì)重載車(chē)輛齒輪的齒廓修形技術(shù)進(jìn)
行研究。
1 齒廓修形參數(shù)
齒廓修形是指沿齒高方向從齒面上去除一部分材
料,從而改變齒廓形狀,消除齒對(duì)在嚙入、 嚙出位置的
幾何干涉。齒廓修形包括修緣、 修根和挖根, 為防止重
載齒輪齒根彎曲強(qiáng)度減弱,一般采用修緣工藝, 即對(duì)
主、 被動(dòng)齒輪齒頂附近的齒廓修形。設(shè)計(jì)參數(shù)包括 3
個(gè)要素,即修形量、 修形長(zhǎng)度和修形曲線。
1. 1 修形量
齒輪嚙合過(guò)程如圖1所示,在單齒嚙合區(qū)的 B 點(diǎn)
和C 點(diǎn)承擔(dān)著最大載荷, 其相應(yīng)變形也最大。主動(dòng)齒
輪齒頂修形量以退出雙齒嚙合時(shí) B 點(diǎn)的綜合變形量
出 為理論依據(jù), 被動(dòng)齒輪齒頂修形量以進(jìn)入雙齒嚙
合時(shí)C 點(diǎn)綜合變形量入 為理論依據(jù)。則修形量可表
示為
出=
2
i= 1
b
Bi s
Bi c
Bi
入=
2
i= 1
b
Ci s
Ci c
Ci
式中, b
B、 s
B、 c
B 分別表示B 點(diǎn)的彎曲變形量、 剪切變
形量、 擠壓變形量; b
C、 s
C、 c
C 分別表示C 點(diǎn)的彎曲變
形量、 剪切變形量、 擠壓變形量; i= 1 表示主動(dòng)輪, i=
2 表示被動(dòng)輪。
齒輪嚙合過(guò)程中的綜合變形計(jì)算方法可分為 3
類(lèi):材料力學(xué)方法、 彈性力學(xué)方法和有限元法[ 5]
。由于
輪齒的嚙合屬于典型的表面接觸問(wèn)題, 我們采用有限...
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