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65-齿轮啮合瞬态动力学分析

论文,内容如题。

斜齿轮传动的啮合瞬态动力学分析

武志斐 王铁 张瑞亮

(太原理工大学机械工程学院齿轮研究所 太原 030024)

摘要：本文通过对斜齿轮进行瞬态动力分析，求解其受波动载荷时啮合过程中的动态特性。利用ADAMS/Engine的齿轮模块得到齿轮传动的波动载荷，并将其作为有限元分析的载荷条件，然后利用Pro/ENGINEER完成斜齿轮传动的啮合模型，利用MSC.Marc进行齿轮接触分析，通过分析结果，得到斜齿轮传动在波动载荷作用下的应力和变形。

关键字：斜齿轮 动态啮合 接触分析 有限元

1引言

齿轮传动系统是机械系统的重要组成部分，其工作性能对整个系统有着至关重要的影响。斜齿轮是相对复杂的一种空间的机构形式，它的受力比直齿轮复杂，并且使用较多，实际的测试分析也比较困难。由于斜齿轮自身的结构特性，即使是传递恒定载荷，每个齿的承载也是随时间变化的，了解斜齿轮结构对瞬态载荷的响应将有助于改进一般的齿轮设计方法。由于接触区域的应力应变值难以利用测量手段获取，而齿轮动态啮合过程中的接触分析是研究动力学特性的基础，这就需要借助CAE手段，对齿轮啮合进行瞬态动力学分析，求解其受载啮合过程中的应力应变。

随着现代设计技术的发展，CAE分析在新型产品开发过程中地位不断提高，CAE手段可以解决产品开发过程中需要考虑的刚度、强度、疲劳、振动、噪声等问题，可以提高设计质量，缩短开发周期，节省开发费用。本文利用CAE手段对斜齿轮啮合模型进行瞬态动力学分析，确定其在波动载荷作用下的动态特性。

2斜齿轮传动瞬态载荷的求解

齿轮传动系统存在着刚度激励，即齿轮啮合刚度是一个随啮合周期变化的波动值，这样就导致了动态啮合力的复杂性。为了求解齿轮啮合过程中轮齿结构对复杂啮合力的响应，本文利用ADAMS/Engine模块建立斜齿轮啮合模型，通过定义合适的边界条件求解其随时间变化的载荷值，为下一步求解瞬态结构特性提供载荷参照。

ADAMS/Engine模块有很多的子系统模板和特殊工具，可方便地利用，并且在其上开发的特殊模板也可在其他场合使用。通过如图1所示的齿轮参数设置界面，生成如图2所示的斜

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齿轮啮合模型。

图1 齿轮参数设置界面 图2

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斜齿轮啮合模型

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