91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

 崔永霞1,2，吳鳳林1

（1．太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西  太原  030024;2．山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西  大同  037003）

摘要：為降低齒輪傳動的振動，防止齒面因接觸應(yīng)力過大而受到損壞，基于Workbench軟件對直齒圓柱齒輪進(jìn)行了諧振分析，研究齒輪在不同頻率載荷激勵下的齒面接觸應(yīng)力響應(yīng)及變形響應(yīng)等參數(shù)。分析結(jié)果顯示：隨著激勵頻率的增加，最大齒面接觸應(yīng)力會增大，并且金屬材料阻尼系數(shù)的準(zhǔn)確性對于該分析結(jié)果的準(zhǔn)確性影響很大。

  關(guān)鍵詞：直齒輪；接觸應(yīng)力；諧響應(yīng)；Workbench中圖分類號：TP391.7：TH132. 41

0引言

 齒輪副作為機(jī)械傳動中最常用的機(jī)構(gòu)之一，其嚙合動力學(xué)特性一直都是研究的重點。為降低齒輪嚙合過程的沖擊、防止輪齒被破壞而失效，對齒輪在不同頻率下激勵的接觸應(yīng)力響應(yīng)進(jìn)行分析就變得非常重要。

  諧響應(yīng)分析主要應(yīng)用于具有線彈性材料特性的機(jī)械結(jié)構(gòu)在受到不同頻率的沿正弦規(guī)律變化的載荷作用下的應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)，即為齒輪副輸入不同頻率的正弦波形的載荷后，求結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、應(yīng)力的頻率響應(yīng)。

 在外齒輪嚙合過程中，齒輪副的重合度一般都大干1，即在嚙合過程中分為單齒嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)。其中單齒嚙合區(qū)的接觸應(yīng)力一般大于雙齒嚙合區(qū)的齒輪接觸應(yīng)力。在單齒嚙合區(qū)，輪齒的接觸剛度隨著接觸位置不同而不同，但是差距較小。當(dāng)輪齒齒高較小時，可以以單齒嚙合區(qū)范圍內(nèi)某點（比如節(jié)點）的接觸應(yīng)力情況來近似代表嚙合過程中應(yīng)力最大的狀態(tài)，再忽略掉齒輪間隙的影響，即可以用某確定的單齒嚙合位置的應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)分析來代替齒輪動態(tài)轉(zhuǎn)動過程中的應(yīng)力諧響應(yīng)分析。本文基于Workbench軟件對直齒圓柱齒輪副在不同頻率扭矩激勵下的齒面接觸應(yīng)力響應(yīng)等重要動態(tài)特性進(jìn)行分析。

1外圓柱直齒輪動力學(xué)分析模型

存考慮到面摩檫力的情況下，盲齒輪的嚙合模

2  Workbench分析模型的建立

 本文采用UG軟件進(jìn)行齒輪副及其支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計，齒輪副三維模型如圖2所示。其中，小齒輪齒數(shù)Z1=17，大齒輪齒數(shù)Z2=34，模數(shù)m=3，分度圓壓力角為20。，齒輪厚度為20 mm。

圖3為齒輪副支撐結(jié)構(gòu)簡圖。齒輪副采用的滾動軸承的支撐剛度很大，故忽略其對輪齒的應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)的影響。在施加約束時，將A、B、C、D四個轉(zhuǎn)動副設(shè)定為鉸鏈約束，并且考慮到輪齒的嚙合狀態(tài)，選擇“Contact＼Frictional”選項并設(shè)置動摩擦因數(shù)為0.1，材料默認(rèn)為結(jié)構(gòu)鋼。劃分完網(wǎng)格之后的齒輪副模型如圖4所示。

 實際運(yùn)行中齒輪副主動輪Z1對從動輪22的激勵頻率與主動輪所在軸的轉(zhuǎn)速n相關(guān)。假定激勵頻率為0 Hz～5 000 Hz，施加的轉(zhuǎn)矩M=200 N．m，Z的齒輪軸為輸出軸。

3仿真結(jié)果分析

 在Workbench軟件中進(jìn)入“Harmonoic Re-sponse”模塊進(jìn)行分析，得到不同激勵頻率下小齒輪軸頸處等效應(yīng)力和輸入激勵與大齒輪應(yīng)變之間的相位關(guān)系，如圖5、圖6所示。由于坐標(biāo)系是建立在齒輪1上的，所以圖6中大齒輪相對于作用在小齒輪上的輸入激勵的相位差為1800。

 由圖5可知，小齒輪在3 750 Hz的載荷作用下軸頸處所產(chǎn)生的等效應(yīng)力最大，并且在該頻率激勵下輪齒的最大接觸應(yīng)力為1. 09×1010 Pa，如圖7所示。

 由于上述分析中沒有考慮到齒輪材料本身的阻尼效應(yīng)，因此分析結(jié)果偏大，須在參數(shù)設(shè)置中考慮材料阻尼影響，以提高分析的準(zhǔn)確性。在Workbench軟件的‘‘ Harmonoic Response\ Analysis Settings\ Details ofAnalysis Settings\Damping Controls”中將阻尼系數(shù)設(shè)置為0. 05，然后重新進(jìn)行分析，得到的結(jié)果如圖8、圖9、圖10所示。

 由圖8～圖10可見，小齒輪軸頸處最大等效應(yīng)力所處的激勵頻率沒有變化，仍為3 750 Hz，但最大齒面接觸應(yīng)力大約為79 M Pa，遠(yuǎn)小于無阻尼下的分析結(jié)果。

4結(jié)論

 在輪齒齒高較小的情況下，本方法可以非常方便地考察嚙合過程中由不同頻率載荷激勵下的輪齒齒面應(yīng)變、應(yīng)力響應(yīng)等參數(shù)，為進(jìn)一步更精確地分析、試驗提供理論依據(jù)。材料的阻尼系數(shù)是對仿真結(jié)果影響巨大的關(guān)鍵參數(shù)，為提高仿真準(zhǔn)確性及仿真結(jié)果的可靠性，需對該參數(shù)進(jìn)行試驗測試。