基于有限元法的齿轮接触分析及齿轮修形研究

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齿轮传动是一种重要的机械传动方式,应用极其广泛。某钢厂1580热连轧机减速系统采用的是斜齿轮传动,在实际工作中出了齿根断裂和靠近齿顶位置齿面划伤的故障,掌握其工作过程中的应力分布,深入研究修形技术,对提高减速箱齿轮传动的承载能力与传动平稳性极具理论指导意义。  本文以某钢厂1580热连轧机主减速器斜齿轮为研究对象,首先,利用Pro/e建立参数化齿轮模型,结合斜齿轮啮合原理实现了斜齿轮的无干涉装配。  对斜齿轮进行有限元接触分析,得出齿根最大弯曲应力和齿面最大接触应力,根据有限元计算结果对齿轮强度校核,找出齿轮失效的原因,提出改进意见。  基于齿轮修形理论,结合有限元软件,提出了一种齿轮最佳修形的方法:建立修形齿轮的二维模型,利用有限元静态非线性的计算方法,对齿顶啮入位置进行有限元接触分析,得到不同修形量与齿轮啮入时接触应力关系,齿轮啮入时的接触应力随着修形量的增大而减小,当修形量达到一定值时,继续增大修形量对齿顶接触应力的降低不起作用,由此可得齿轮的最佳修形量。
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