用齿轮分析软件的接触分析功能对齿轮修形的优化设计.docx

用齿轮分析软件的接触分析功能对齿轮修形的优化设计摘要：借助齿轮分析软件完成齿轮的修形通过接触分析功能比较修形前后齿轮强度、法向力以及接触应力的变化来判断修行的好坏不需要大量的接触斑点实验就可模拟出这一实验过程有效的节省成本并缩短设计周期。关键词：齿轮分析软件；齿轮修形；接触分析引言齿轮作为传动系统的重要部件在传动过程中齿轮的振动噪音过大是发生异响的主要来源经过长期的研究发现产生这种问题的原因并不是齿轮参数设计的不合理而是由于齿面接触状况不理想导致。实际工作中齿轮会因自身等变形以及其他零部件加工制造误差而出现错位导致齿轮的接触状况不再理想从而出现偏载和传递误差过大从而造成齿轮承载能力下降产生噪声。为了改善接触状况和提高齿轮传动平稳性必须对齿轮进行修形优化齿面接触状况使接触斑点达到最优。1.修形原理1.1齿廓修形一对啮合的齿轮在啮合的过程中载荷的分布有明显的突变现象相应地齿轮的弹性变形也随之改变。由于轮齿的弹性变形及制造误差标准的渐开线齿轮在啮入和啮出时产生啮合冲击。齿廓修形的目的就是将一对相啮合的齿轮发生冲击的齿面部分适当的削去一部分使啮合刚度变的缓和减小啮合冲击。因此齿廓修形就是将原来的渐开线齿廓在齿顶或接近齿根圆角的部分修去一部分。1.2齿向修形齿向修形就是根据齿轮受力后产生的变形将轮齿齿面螺旋线按预定的变形规律进行修整获得均匀的齿向载荷分布。因此齿向修形就是在齿宽方向修去一部分。2.修形方式2.1齿廓修形根据设备情况常采用折线方式修形线性修改齿轮横截面的顶部与根部除去理论渐开顶部和根部干涉的部分使齿轮单双齿负载平稳过渡。如图1：图1图22.2齿向修形根据设备情况常采用齿向梯形修形即在齿向两端线性移除材料。如图2。3.参数优化实例分析现有工业齿轮箱的一对齿轮副模数=2.5、小轮齿数=22、大轮齿数=41、齿宽40、中心距a=80、小齿轮变位系数x=0.3586小轮驱动驱动电机30Kw转速1450rpm在不考虑机构支撑与安装误差的情况下对齿轮进行修形以降低噪音。注：材料20CrMnMo润滑油ISO-VG220。使用齿轮分析软件对上述参数进行分析接触分析结果如下：3.1修形前啮合接触应力（见图3）修形前啮合法向力（见图4）修形后啮合接触应力（见图5）修形后啮合法向力（见图6）。图3图4图5图63.2修行前强度结果小齿轮：计算弯曲强度安全系数为2.55计算接触强度安全系数1.12；大齿轮：计算弯曲强度安全系数为2.85计算接触强度安全系数1.15。3.3修行后强度结果小齿轮：计算弯曲强度安全系数为2.67计算接触强度安全系数1.25；大齿轮：计算弯曲强度安全系数为2.98计算接触强度安全系数1.28。通过对修形前和修形后齿轮啮合的接触应力与啮合法向力对比我们发现齿轮齿形修形可以使接触应力、法向力过渡平滑有利于减小噪音对于直齿轮效果尤为明显。修形后的齿轮载荷分布均匀没有明显的突变减少了由齿轮受载变形和制造误差引起的啮合冲击改善了齿面的润滑状态并获得较为均匀的载荷分布有效提高了齿轮的啮合性能和承载能力。4.总结以对工业齿轮箱一对齿轮副参数优化设计主要过程为例成功使用齿轮分析软件对齿轮进行齿轮修行优化设计优化设计的结果表明：通过齿轮分析软件的使用从设计的角度能较大的改善齿轮的强度与其他性能指标不需要大量的接触斑点实验来验证修形的好坏缩短设计周期。参考文献：[1]朱孝录.齿轮传动设计手册（第二版）.北京：化学工业出版社2010.[2]成大先.机械设计手册（第五版）.北京：化学工业出版社2008.