[25] 直齿面齿轮修形及承载接触分析_赵宁.pdf

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1、DOI:10.13224/j.cnki.jasp.2008.11.007第23卷第11期航空动力学报Vol.23No.112008年11月JournalofAerospacePowerNov.2008文章编号:1000-8055(2008)11-2142-05直齿面齿轮修形及承载接触分析1112赵宁,郭辉,方宗德,魏冰阳(1.西北工业大学机电学院,西安710072;2.河南科技大学机电学院,洛阳471039)摘要:提出了直齿面齿轮副齿廓修形的设计方法.通过对齿条刀具的直廓失配修形,获得了类似抛物线型的传动误差.建立了直齿

2、面齿轮副轮齿接触分析(TCA)和承载接触分析(LTCA)的计算模型.啮合性能分析表明:齿廓修形能够使直齿面齿轮接触路径发生倾斜从而增大齿面有效重合度,还能避免边缘接触、改善齿面载荷分布与承载传动误差、提高传动的稳定性.关键词:承载接触分析;直齿面齿轮传动;齿面修形;传动误差中图分类号:TH132.41文献标识码:AModificationandloadedcontactanalysisofspurfacegears1112ZHAONing,GUOHui,FANGZong-de,WEIBing-yang(1.Schoolo

3、fMechantronics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China;2.SchoolofMechantronics,HenanUniversityofScienceofTechnology,Luoyang471039,China)Abstract:Aprofilemodificationmethodforthespurfacegearswasproposed.Thepar-abolictransmissionerrorwasobtainedbyprof

4、ilemodificationfortherackcuttersofthepin-ionandtheshaper.Thecomputationalmodelsfortoothcontactanalysis(TCA)andloadedtoothcontactanalysis(LTCA)ofthefacegearswereestablished.Theresearchresultsindi-catethatthenewdesigncaneffectivelyavoidtheedgecontact,increaseeffect

5、ivecontactratioandreducetheloadedtransmissionerrorwithmoreuniformloaddistribution,therebyim-provingthetransmissionsstability.Keywords:loadedcontactanalysis;face-geardrive;surfacemodification;transmissionerrors面齿轮传动已在国外直升机主传动系统中得程度上降低了对安装误差的敏感性,但仍然不能避到成功应用,并在分流-汇

6、流结构方面表现出了潜免边缘接触.文中通过对齿条刀具沿齿廓方向抛物[1]在的优势.它代替传统弧齿锥齿轮传动,能显著线失配修形,使直齿面齿轮副获得了准共轭特性.减轻齿轮箱重量并提高承载能力.接触分析表明:修形后齿面接触轨迹发生倾斜,齿传统的面齿轮副是线接触完全共轭齿面,对安面有效重合度随之增大;产生的抛物线类型传动误装误差较敏感,易出现棱边接触甚至齿面分离等现差能有效避免边缘接触,减小振动和冲击.经过数[2][3-4]象.Litvin采用比小轮齿数稍大的渐开线插齿值算例对比证明了本文方法的有效性.刀加工面齿轮从而实现了点接触

7、面齿轮传动,一定收稿日期:2007-10-14;修订日期:2007-12-27基金项目:国家自然科学基金(50675176)作者简介:赵宁(1958-),男,陕西西安人,教授,博士,主要从事机械动力学、优化设计、可靠性分析、CAD/CAE研究.第11期赵宁等:直齿面齿轮修形及承载接触分析2143式中Mici(φi)是坐标系Sci到Si的坐标变换矩阵.1修形直齿面齿轮的齿面方程则齿轮齿面΢i的方程可由式(4)和(5)表示1.1修形齿条刀齿面方程ri(ui,li,φi)=Mici(φi)rci(ui,li)(6)fci(ui

8、,li,φi)=0直齿面齿轮传动由圆柱直齿轮和面齿轮构其法矢为成.圆柱齿轮由齿条刀范成,面齿轮是由齿轮刀具ni(ui,li)=Lici(φi)nci(ui)(7)(后称产形齿轮)展成.展成小齿轮和产形齿轮的式中Lici(φi)是坐标系Sci到Si的矢量转化矩阵.齿条端面齿廓如图1所示.坐标系Sa,Sb均位于齿条的端面