[发明专利]基于齿面应力边棱作用和齿轮歪斜变形的圆柱直齿轮齿向修形方法

摘要

本发明公开一种基于齿面应力边棱作用和齿轮歪斜变形的圆柱直齿轮齿向修形方法，步骤为：1基于UG建立齿轮三维模型；2分析轮三维模型在某工况下的轮齿弹性变形，齿面应力“边棱作用”；3基于UG建立齿轮箱整体三维模型；4分析齿轮箱三维模型在某工况下的齿轮箱受力变形；5分析齿轮箱综合变形导致齿面在不同方向的变形量以及变形特点；6针对“边棱作用”以及齿轮不同平面内的歪斜变形对齿面应力的影响特点，将各变形进行分类，进而考虑到齿向修形中；7将弹性变形时的“边棱作用”和齿面在法平面内的歪斜变形考虑在内，推导出齿向修形曲线公式，进行齿向修形。本发明提高了高速重载工况下工作的圆柱直齿轮的修形精度，有效改善了齿面载荷均布情况，提高齿轮的服役寿命。

主权项

一种基于齿面应力边棱作用和齿轮歪斜变形的圆柱直齿轮齿向修形方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、基于UG建立齿轮三维模型和齿轮箱整体三维模型；(2)、利用有限元软件Workbench分析轮齿弹性变形、齿轮箱受力变形，得到齿轮弹性变形量，轴、轴承和箱体轴孔的受力变形量；(3)、分析齿轮弹性变形时齿面应力“边棱作用”；(4)分析齿轮由于齿轮箱各组件综合变形所导致的在齿面法平面内发生的歪斜变形对齿轮应力分布的影响，并得到歪斜变形时的齿面弹性变形量；(5)基于“边棱作用”和齿面法平面歪斜时的弹性变形对齿轮进行齿向修形，具体如下：由于在法平面内偏斜角度θTz，齿面载荷在靠近联轴器齿端集中，而另一端齿面只有部分进行接触，Fβ为齿面在法平面内的歪斜度，θTz为歪斜角度；据此情况，首先应该通过修形使其恢复或接近于全齿接触，所以在齿宽方向采取以Fβ为最大修形量，角度为θTz的修形直线对其中一齿面进行修形，QT即为修形直线，以齿向为z轴，平行于齿顶的方向为y轴，b为齿宽，则齿向修形直线的表达式为：y＝ztanθTz(0≤z≤b)  (1)针对“边棱作用”对齿轮进行齿端修形，齿端修形以齿端最大变形量为最大修形量Cc，修形长度为bc＝0.1b，针对齿端变形的齿端修形曲线：Co=Cc(zbc)1.22,(0≤z≤bc)---(2)]]>式中，Co——齿端修形曲线；z——沿齿宽方向的相对坐标，齿宽两端点为起点；将y和Co进行耦合得到齿向修形总曲线；由上式可得最大的修形量为Fβ+Cc，修形长度为整个齿宽b，结合式(1)、(2)得到齿向综合曲线：y=Cc(zbc)1.22+ztanθTz(0≤z≤bc)ztanθTz(bc≤z≤b-bc)Cc(b-zbc)1.22+ztanθTz(b-bc≤z≤b)---(3)]]>式中，Cc——仅考虑齿端修形时的最大修形量；bc——仅考虑齿端修形时的修形长度。