基于负载与啮合特征的WN齿轮传动接触强度分析

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第１９卷第４期
２１０２年８月
工程
设
计
学
报

Ｖ０Ｉ１．｜９Ｎｏ４
Ａｕ．２１ｇ０２
ＣｈｎｓｏｒａｆＥｇｎｅｉｇＤｅｉｎｉｅｅＪｕｎｌｏｎｉｅｒｎｓｇ
ＤＯＩ１．７５ｊｉｓ．１０ — ５Ｘ．０２０．１：０３８／．ｓｎ０６７４２１．４００
基于负载与啮合特征的ＷＮ齿轮传动接触强度分析
陈殿华，成超李
（连大学机械工程学院，宁大连１６２）大辽１６２
摘要：了探求ＷＮ齿轮传动的强度机理和失效原因，依据ＷＮ齿轮负载传动时齿面的三维几何接触特征和弹为
中图分类号：３．１；１ＴＨ１２４６ＴＨ１４文献标志码：Ａ文章编号：０６７４２１）４０９ — ４１０ —５Ｘ（０２０ — ２４０
ＣｏｔｃｔｅｔｎｌｓｓｏＮｅｒｄｉｉｇｂａｅｎｔｎａｔｓｒｎｇｈａａｙｉｆＷｇａｒｖｎｓｓｏｈｅｌａｅｒｎｎｅｈｉｇｃｒｃｅｉｅｏｄｂａｉｇａｄｍｓｎｈａａｔｒｚ
性变形理论建立了接触强度分析模型，出了基于ＷＮ齿轮啮合特征的接触强度分析方法．据啮合过程中齿面提根接触载荷、啮合齿轮副和接触点数的变化，用有限元分析进行了各种状况下的齿面接触应力计算，确了ＷＮ齿利明轮接触强度设计中的螺旋角、中心距误差、宽及重合度对最大接触应力的影响结果．究发现，中心距和重合齿研当度及螺旋角等变化时，Ｎ齿轮与渐开线齿轮呈现出了完全不同的载荷特征和强度机理．Ｗ关键词：ＷＮ齿轮；合特征；触强度；轮副啮接齿
ＣＨＥＮａ — ｕａ，ＬＩＣｈｎ — ｈａＤｉｎｈｅｇｃｏ
（ｅｈｎｃｌｇｎｅｉｇＣｌｇ，ＤａｉｎＵｎｖｒｉｙＭｃａｉａＥｎｉｅｒｎｏｌｅｅｌｉｅｓｔ，Ｄａｉｎ１６２ａｌ１６２，Ｃｈｎ）ａｉａ
ＡｂｔａｔｎｏｄｅｏｄｉｃｓｔｅｔｅｈｎｉｍｎｄｆｉｕｒａｓｓｏＮ（ｉｓｒｃ：ＩｒｒｔｓｕｓｓｒｎｇｈｍｃａｓａａｌｅｃｕｅｆＷＷｌｄｈａｒＮｏｖｋｏｖｂｅ－ｉ）ｇａｒｎｓｓｉｎ，ｔｎｌｓｓｍｏｌｏｆｃｎｔｃｔｅｇｔｎｌｄｉｇｔａｍｉｓｏｎｗａｓａｉｈｅｅｒｔａｍｉｓｏｈｅａａｙｉｄｅｏａｔｓｒｎｈｉｏａｎｒｎｓｓｉｓｅｔｂｌｓｄｂｓｄｏｈｒｅｄｍｅｉｎａｅａｅｎｔｅｉｎｓｏｌｇｏｍｅｒｃｃｔｃｅｔｅａｌｓｉｅｏｒｏｅｈｉｏｏｈｆｃ．ｔｉｏｎａｔｆａｕｒｎｄｅａｔｃｄｆｍｆｍｓｎｇｔｔａｅＴｈｔｄｙｐｅｅｅｅｈｏｈｅｃｎｔｃｔｅｇｔｎｌｉＮａｓｄｏｎｍｅｈｎｇｆａｅｓｕｒｓｎｔｄａｍｔｄｏｎｔｏａｔｓｒｎｈａａｙｓｓｏｆＷｇｅｒｂａｅｓｉｅ — ｔｅＴｈｏｈｆｃｏｎａｔｓｒｓＮｅｒｗｉｈｖａｉｓｓｔａｉｎｓｗａａｃｌｔｄｂｙＦＥＭ — ｕｒ．ｅｔｏｔａｅｃｔｃｔｅｓｏｆＷｇａｔｒｏｕｉｕｔｏｓｃｌｕａｅａｎａｙｉｎｓｄｏｈａｇｉｇｏｏａｔｎｇｌｄ，ｍｅｈｉｏｎｔｎｄｇａａｒ．Ｔｈｅａｆｃａｉｎｌｓｓａｄｂａｅｎｃｎｎｆｃｎｔｃｉｏａｓｎｇｐｉｓａｅｒｐｉｓｆｅｔｔｏｒｓｌｅａｉｎｓｂｅｗｅｎｔｅｍａｉｕｃｎｔｃｔｅｓａｄｅｆｃｓｏｌｘａｇｌｅｕｔｒｌｔｏｔｅｈｘｍｍｏａｔｓｒｓｎｆｅｔｆｈｅｉｎｅ，ｃｎｔｒｄｉｔｎｅｅ — ｅｅｓａｃｒ
ｒｒｆｃｉｔｎｄｏｖｒａａｉｅｅｃｒｉｄｏｎｔｔｅｇｔｓｇｈｉａ．Ｉｓｄｉｃ — ｏ，ａｅｗｄｈａｅｌｐｒｔｏｗｒａｒｅｕｔｏｈｅｓｒｎｈｄｅｉｎｏｆｔｓｇｅｒｔｉｓｏｖ

齿轮传动啮合接触冲击分析与研究

齿轮传动啮合接触冲击分析与研究作者：刘洋阎宇征来源：《科学与信息化》2019年第22期摘要齿轮在现代工业领域中的应用十分广泛，齿轮传动啮合接触也受到了研究人员的重点关注。

本文首先阐述了齿轮传动啮合接触冲击的研究现状，然后对齿轮传动啮合接触冲击进行分析，最后对齿轮传动啮合接触冲击未来研究趋势进行预测，希望能够为相关行业提供借鉴。

关键词齿轮；传动啮合；接触冲击引言不管是大齿轮还是小齿轮，在传动啮合时必然会发生接触冲击，这种接触冲击不可避免。

可以通过使用润滑剂的方式，减少冲击效应，但是这种方法的效果极为有限，无法彻底解决齿轮损伤问题。

因此对齿轮传动啮合接触冲击进行分析，具有十分重要的意义。

1 齿轮传动啮合接触冲击的研究现状现阶段，随着工业的不断发展，齿轮传动作为工业生产过程中的动力传导方式，受到了研究者的广泛关注。

从研究现状上看，齿轮传动啮合会产生噪声和振动，对噪声和振动进行控制是齿轮传动啮合接触冲击的主要研究目的。

在目前的各项研究中，大多数研究将关注点放在了以下方面：①齿轮侧间隙内可能发生的冲击情况；②齿轮在生产过程中，因误差而导致的啮入啮出现象。

除了上述两项种现象之外，齿轮传动啮合接触同样会引发冲击现象，因此，研究者需要在未来加强这方面的研究[1]。

2 齿轮传动啮合接触冲击分析与研究现阶段，齿轮被广泛应用于各个领域之中，尤其是在工业领域中的应用，取得了良好的效果。

再加上现代科学技术水平的提升，更是促进了齿轮的发展，齿轮间的配合程度和动力水平显著提升。

目前，相关领域在研究齿轮传动啮合接触冲击时，主要是通过LS-DYNA软件的使用，对齿轮间的冲击前后转速和冲击合力关系情况进行计算，在得到准确计算结果后加以明确。

一般情况下，在对主动轮施加冲击压力后，其转速不断下降趋势十分明显，但其产生的冲击合力却与转速截然相反，呈现出不断上升的趋势。

在恢复阶段，主动轮的反向速度会逐渐增加，在冲击前初始速度和冲击合力为归零时，主动轮反向速度会停止增加。

负载与支承刚度对面齿轮传动系统动态特性的影响分析

负载与支承刚度对面齿轮传动系统动态特性的影响分析
杨振，王三民，刘海霞，范叶森
（西北工业大学机电学院，陕西西安７０７）１０２
摘要：为研究负载及支承刚度变化时对面齿轮传动系统动态特性的影响，建立了包含支承、齿侧间隙、时变
传动具有更大的重合度，空载下即可达到１－．；．１６８
啮合齿对的公法线相同，且在不同的瞬间也不改
变；小齿轮为直齿圆柱齿轮时，齿轮上无轴向力作
用，可以简化支承。进入２１世纪以来，国内外
型，求解了方程的振动响应，其建立的动力学模型是斜齿轮副动力学研究中考虑的最全面的。而在弧
第３４卷第４期
２１００年７月
燕山大学学报
ＪｕｎｌｆｎｈｎＵｎｖｒｉｏｒａｓａｉｅｓｔｏＹａｙ
ＶＯ１３ＮＯ．４．４Ｊｙ２０１ｕｌ０
文章编号：１０－９（０）０￣２３０７７１２１０Ｘ０４０９－８
齿锥齿轮及准双曲面齿轮动力学研究方面，宏斌杨和高建平等在２００４年通过引入理想传动的概
念，出了弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮啮合力和阻给
学者关于面齿轮的研究还主要集中在面齿轮的啮合原理、齿轮弯曲强度、齿面接触强度、切齿及磨
啮合刚度、综合传动误差、阻尼和负载激励等参数的系统弯一扭耦合动力学模型，并使用ＰＦ（ｏｎａ６ＮｅｔｎＮＰｉｒ一ｗｏ — ｃ

基于WN齿轮传动强度的载荷系数拟合及弯曲应力分析

，
昱兰
≯ ｉｆ
Ｖ
ＷＮ齿轮在其齿面接触强度和齿根弯曲强度方面，都比普通渐开线齿轮高很多，它的齿面承载能力是其相同尺寸规格的普通渐开线斜齿轮传动的２－３倍【２］。但是齿轮的失效大多是由于轮齿的弯曲疲劳断裂而导致，因此齿轮的弯曲强度在很大程度上限制了
合影响系数，均可根据相关设计手册确定。
要求确定。
合齿轮齿副接触点法向集中载荷，可根据具体的设计
（３）接触迹系数Ｋ△ ｓ
：
选用［３＝２５ — ３５的曲线：
１．２轮齿强度设计参数的拟合
由于在ＷＮ齿轮传动的强度设计中，各个载荷系数及齿形系数没有给出具体数值，这就要求在计算
第３４卷第３期２０１３年６月
大
连
大
掌
学
报
Ｖ＿０１．３４ＮＯ．３Ｊｕｎ．２０ｌ３
Ｊ０ＵＲＮＡＬＯＦＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
基于ＷＮ齿轮传动强度的载荷系数拟合及弯曲应力分析
穆晓凯，李玉光，陈殿华
掌
报
第３４卷
ＷＮ齿轮基本齿廓参数设计是一个反复的过程，
（２）接触迹间载荷分配系数１：按软齿面，硬度小于３５０ＨＢＳ，对称分布：ｔ
ｂ／齿强度考虑。根据文献［３］的理论分析和文献［研究结果可知，ＷＮ齿轮传动的弯曲疲劳应力值

ANSYS齿轮接触分析案例

Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Lines b.选择齿顶上的两条线点击 OK 二五在柱坐标系下复制线 a.将当前坐标系设置为总体柱坐标系从实用菜单中选择
WorkPlane>Change Actives CS to>Global Cylindrical
c.建立关键点八 X=二四 Y=九. 八五七完毕点击 Apply
d.建立关键点九 X=二四 Y= 一三完毕点击 Apply
g.建立关键点一0 X=二0 Y=五完毕点击 OK
建立完毕后的结果如右图所示：
齿轮的接触分析实例
一六在柱面坐标系中创建圆弧线 a.从主菜单选择Preprocessor>Modeling>Create>Lines>
二.五建立齿轮面模型
一将当前坐标系设置为总体柱坐标系从实用菜单中选择 WorkPlane>Change Actives CS to>Global Cylindrical
二定义一个关键点 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS b.建立关键点一如下图完毕点击 OK
齿轮的接触分析实例
二0 将工作平面旋转一三° a.从实用菜单中选择WorkPlane>Offset WP by Increments b.在“XY YZ ZX Angles”文本框中输入一三 0 0 点击 OK 二一将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：
WorkPlane>Change Actives CS to>Working Plane 二二将所有线沿着X-Z面进行镜像在Y方向 a.从主菜单中选择Preprocessor>Modeling>Reflect>Lines b.在对话框中选 Pick All c.在弹出的对话框选择X-Z面在增量中输入一000单击 OK

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齿轮传动啮合接触冲击分析与研究

负载与支承刚度对面齿轮传动系统动态特性的影响分析

基于WN齿轮传动强度的载荷系数拟合及弯曲应力分析

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