关键词:
双圆弧弧齿锥齿轮
啮合分析
参数化建模
动力学仿真
有限元分析
摘要:
双圆弧弧齿锥齿轮作为一种新型的弧齿锥齿轮传动方式,无论在齿线方向以及齿高方向均为凸、凹齿廓相啮合,与传统弧齿锥齿轮相比,采用双圆弧齿廓的弧齿锥齿轮具有综合承载能力强,重合度高,使用寿命长,传动效率高等优点,这已被近年的试验研究所证实。由于双圆弧弧齿锥齿轮齿面几何复杂,目前研究者较少且不深入,限制了其应用推广。本文基于微分几何与齿轮啮合原理,结合格里森制弧齿锥齿轮的加工原理,以双圆弧基本齿廓为基础,对双圆弧弧齿锥齿轮进行了切齿啮合分析,通过理论分析得到了切齿啮合中的产形轮齿面方程、啮合方程以及双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程。在切齿啮合分析的基础上,根据简单双面切削法加工原理,对实际加工参数进行计算,得到了双圆弧弧齿锥齿轮粗加工和精加工过程中的刀位、刀位角等参数,并依此制定双圆弧弧齿锥齿轮实际加工计算卡。利用三维建模软件UG的表达式功能,参考空间曲面原理,编写生成双圆弧弧齿锥齿轮齿面的一系列曲线的数学方程,通过表达式功能绘制出双圆弧会吹锥齿轮齿面的曲线网格模型,进而生成双圆弧弧齿锥齿轮齿面的实际齿面模型。在已知参数的基础上,编制双圆弧弧齿锥齿轮齿坯实体的参数表达式,形成齿坯实体。通过布尔运算,切制出完整的双圆弧弧齿锥齿轮齿形。基于多体动力学原理,在动力学仿真软件ADAMS中建立双圆弧弧齿锥齿轮的虚拟样机的装配模型,设定好已知参数,对其动态啮合过程中的主、从动齿轮的角速度、啮合力变化规律作了分析。通过仿真分析验证了参数化建模的合理性。最后,分别取主、从动齿轮的三对齿进行啮合装配,通过UG与ANSYS workbench模块的连接接口,将主、从动齿轮三对齿装配模型导入到workbench中,设置齿轮副约束和已知参数,对其瞬时啮合状态进行静力学仿真,对其啮合状态下主、从动齿轮的大变形、等效应力、接触应力等作了分析。