重載車輛變速箱齒輪齒廓修形技術研究
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- 重載車輛變速箱齒輪齒廓修形技術研究重載車輛變速箱齒輪齒廓修形技術研究
王 炎 馬吉勝 劉海平
(軍械工程學院 火炮工程系, 河北 石家莊 050003)
摘要 利用MSC.Marc軟件對變速箱齒輪副進行準靜態接觸有限元分析,得到不同修形方式下齒
輪副傳動誤差、 齒面接觸應力變化情況。針對重載車輛行駛工況惡劣, 齒輪負載變化大、 可靠性要求高
的特點,提出應以最大限度降低齒面接觸應力峰值,且不增加齒輪系統傳動誤差波動為修形目標。
關鍵詞 齒廓修形 接觸有限元 重載齒輪 MSC.Marc
Research on Gear Tooth Profile Modification
of Gear box in Heavy Vehicle
Wang Yan Ma J isheng Liu Haiping
( Department of Guns Engineering, Ordnance Engineeri ng College, Shiji az huang 050003, China)
Abstract The quasi static c ontact fini te element analysis of meshing gear is simulated using MSC. Marc sof t
ware, then transmission error and contact stress of gear are computed in di fferent tooth prof i le modification methods.
Due to the large load fluctuation of heavy vehicle, the target of tooth prof i le modi fication is suggested, that is to mini
mize the peak value of tooth contact stress to the full, and not to increase the transmis sion error fluctuation of gear sys
tem.
Key words Tooth profile modi fication Fini te element of c ontact Heavy load gear Msc.Marc
0 引言
重載車輛行駛環境惡劣, 變速箱齒輪負載峰值高、
波動大。由于齒輪受載彈性變形和加工誤差的影響,
在嚙入嚙出時刻出現頂刃刮行現象, 產生齒輪噪聲及
動載荷。嚴重的頂刃刮行還會使齒面接觸應力急劇增
加,加速齒面的膠合失效。通過適當的齒廓修形可以
改善齒輪頂刃刮行狀況, 達到減振降噪的目的。以往
學者以減小齒輪系統振動噪聲為修形目標, 對額定負
載下的齒輪修形進行了大量卓有成效的工作[ 1- 4]
。而
對于重載車輛, 負載高且變化大,相對于齒輪系統的振
動噪聲,齒輪的抗膠合能力更為重要。我們以接觸有
限元理論為基礎,對重載車輛齒輪的齒廓修形技術進
行研究。
1 齒廓修形參數
齒廓修形是指沿齒高方向從齒面上去除一部分材
料,從而改變齒廓形狀,消除齒對在嚙入、 嚙出位置的
幾何干涉。齒廓修形包括修緣、 修根和挖根, 為防止重
載齒輪齒根彎曲強度減弱,一般采用修緣工藝, 即對
主、 被動齒輪齒頂附近的齒廓修形。設計參數包括 3
個要素,即修形量、 修形長度和修形曲線。
1. 1 修形量
齒輪嚙合過程如圖1所示,在單齒嚙合區的 B 點
和C 點承擔著最大載荷, 其相應變形也最大。主動齒
輪齒頂修形量以退出雙齒嚙合時 B 點的綜合變形量
出 為理論依據, 被動齒輪齒頂修形量以進入雙齒嚙
合時C 點綜合變形量入 為理論依據。則修形量可表
示為
出=
2
i= 1
b
Bi s
Bi c
Bi
入=
2
i= 1
b
Ci s
Ci c
Ci
式中, b
B、 s
B、 c
B 分別表示B 點的彎曲變形量、 剪切變
形量、 擠壓變形量; b
C、 s
C、 c
C 分別表示C 點的彎曲變
形量、 剪切變形量、 擠壓變形量; i= 1 表示主動輪, i=
2 表示被動輪。
齒輪嚙合過程中的綜合變形計算方法可分為 3
類:材料力學方法、 彈性力學方法和有限元法[ 5]
。由于
輪齒的嚙合屬于典型的表面接觸問題, 我們采用有限...
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