华中科技大学材料成形模拟及模具技术国家重点实验室湖北武汉430074;湖北十堰430000摘要:根据啮合刚度和噪声之间的关系,以修形减振降噪为目的,用旋转渐开线曲线对直齿锥齿轮进行齿廓修形以减小齿轮传动误差和啮合刚度的波动大小为衡量标准,同时确保载荷变化呈平稳过渡。静态计算结果表明轮齿廓长修形具有较好的减振效果。直齿锥齿轮采用冷精锻进行齿廓修形,显著地降低了成本,这为齿轮传动系统的修关键词:直齿锥齿轮;准静态啮合;传动误差;啮合刚度文章编号03中图分类号TH132.421文献标识码直齿圆柱齿轮齿廓修形技术研究多年,特别是齿廓短修形)广泛应用于齿面的保护,直线修形形式应用得比较广泛,而简单的直线修形结果未见报导。另一方面修形是在特定的载荷下,为了减轮动态载荷而导致的噪音对于直齿锥齿轮修形,将采用有限元仿真模拟的方法进行深入研究1011Pa;泊松比278;摩擦因数圆锥齿轮的空间球面渐开线曲线方程可以表达为sinφsincosφcosψcocosφsinψsinφcosψsinθ)lcosφco主动轮轮毂在载荷作用下的旋转角度rad;Km———齿轮啮合刚度rad。齿轮载荷分配率代表整个传递载荷在一个啮合周期每一个轮齿分配的比率。载荷分配率是在一个啮合周期内对于基圆锥上渐开线的始点为简化分析过程,在符合工程需要的前提下,提出如下假设润滑作用仅用摩擦因数来考虑三维接触有限元模型的网格划分由于齿轮传动依靠高精度轮齿共轭齿面间连续的啮合而完成,因此,为反映真实的啮合状况,齿轮模型的网格划分必须严格按照轮齿的几何形状进行。文中在三维造型软件En2ginee开发环境下建立了啮合锥齿轮副的精确模型,分别导出igs数据格式文件为提高计算精度,采用节点等参六面体网格。考虑到轮缘不参与接触,故在距离轮齿稍远处采用较疏的网格。如图齿轮副几何参数以富康轿车差20CrMoH10,z214;大端模数75297mm;收稿日期07基金项目:湖北省科技公关资助项目,湖北蕲春人,博士,讲师,研究方向:精密锻造成型,发表论文:直齿锥齿轮齿廓修形43轮齿载荷分配的变化规律如图但是齿轮副上的轮齿载荷分配率在啮合线上还是出现。对应于单齿啮合、双齿啮合的交替,这种突变会造成振动次突变发生时间极短,因而造成了轮齿的强烈冲边界条件被动轮的轮毂上所有节点被固定即完全约束动轮轮毂上施加切向力,轮毂安装轴内的节点约束径向位移同时耦合周向的位移,使轮毂周向的位移相等。为模拟整个啮合区的啮合状况,只需旋转齿轮,变换啮合点位置就可以实现齿轮的传动误差曲线中可以看出,齿轮在单齿啮合区传动误差发生了突变是大齿轮为主动轮条件下获取的修形齿轮啮合过程的分析传统的齿柱齿轮可以进行直线、抛物线、圆弧、指数函数以及旋转的渐开线进行修形。而对于直齿锥齿轮,由于渐开线为空间球面渐开线曲线只能直线、圆弧或旋转渐开线修形。以旋转渐开线进行齿廓修形的方法是在球面渐开线进行旋,修形起始点为单齿啮合、双齿啮合的交替点,修形量为弹性变形量和基节误差之和未修形齿轮传动误差其基本规律是单齿传动误差大,双齿传动误差小,转矩越大传动误差越大,单齿和双齿传动误差变化越明显。单齿由于所承受载荷比双齿承受载荷大得多导致弹性变形比较大动齿轮的角位移也比较大,所以传动误差也就比双齿传动误差因为在同一个位置啮合,按照弹性力学分析,位移与载荷仍然可视为正比关系所示,其基本规律是单齿啮合刚,双齿啮合刚度大。转矩大小不一样,其刚度基本相同,不会随着转矩变化而变化。由于直齿锥齿轮重合度比较小,双齿啮合区域比单齿啮合区域小,刚度由小突然变大或者由大突然变小。在双齿区域到单齿区域有一个过渡区域,而不是从双齿区域突然下降到单齿区域,这是由于直齿锥齿轮的重合度仅为端的单齿啮合、双齿啮合的交替点。S1T1是大端理论渐开线S2T3是大端理论渐开线分别为小端最大修廓量Ca1和大端最大修廓量Ca2P2分别是小端和大端的节点a2分别是最大修形长度齿轮的两种修形参数如果修形量过大,会导致求解不收敛因为静力分析时不允许存在刚性移动,这时可以在主动轮上施加弹簧约束未修形齿轮啮合刚度参数模型最大修形量修形长度曲线的刚度相对钢的刚度要小的多,不影响有限元矩阵求解所示,双齿啮合区相对减少可见,传动误差的相对幅度降低,由于重合度大于1,所以这时还是有双齿啮合区,传动误差仍有波动齿轮要平滑得多,减少了冲击和噪声所示,刚度变化幅度不大,但比较平滑,单齿区的啮合刚度几乎和双齿区的啮合刚度相等,避免了齿轮刚度的突变和啮合刚度在单齿区域和双齿区域发生突变,齿轮副上的轮齿载荷率在啮合线上出现次突变,这将产生振动和噪声。这就必须对直齿锥齿轮进行齿廓修形,以减少振动和噪声,并且载荷分配率不再发生突变,起到了降噪和减振作用2)采用冷精锻的方法进行修形,其优点是传统的机械加工方法所不能比拟的,制造比较简单,并且显著地降低了成本目前,在国内外尚未见到用旋转渐开线对直齿锥齿轮进行Townsendynamicloadingithlinearrabolictoothrofilemodification自行车九游老哥俱乐部官方网站扳手淬火撤面直线齿廓锥齿轮整体法兰顶针球销副有效花键长度