平行轴渐开线直齿圆柱齿轮鼓形齿修形及其疲劳寿命研究

摘要

【目的】渐开线圆柱齿轮因其承载能力强、传动效率高以及制造维护成本低等优点而在机械传动中得到广泛应用.渐开线圆柱齿轮在长期服役过程中会产生摩擦磨损，致使其传动效率与传动精度降低，因此需要对齿轮齿面进行修磨或修削，以恢复其原有齿形，保证齿轮传动的精度和可靠性.【方法】该文应用ANSYS对渐开线圆柱齿轮副进行有限元建模，并对修形齿轮鼓形齿进行疲劳寿命分析.首先，以平行轴渐开线直齿圆柱齿轮副为研究对象，应用SolidWorks软件，建立渐开线圆柱齿轮的三维几何模型，并应用ANSYS对渐开线圆柱齿轮模型进行有限元数值仿真.其次，利用ANSYS瞬态动力学模块和疲劳分析模块，对未修形和修形渐开线圆柱齿轮鼓形齿分别进行接触应力分析和疲劳寿命计算.【结果】适度的齿向和齿廓修形能够提升齿轮的啮合性能，但过大的修形量可能引起应力集中，导致齿轮的疲劳寿命降低.此外，当齿轮安装过程中出现轴向偏移时，合理的修形能够有效减轻应力集中，延长齿轮的服役疲劳寿命.【结论】该文研究结果可为渐开线直齿圆柱齿轮的齿面修形设计及齿轮啮合性能与疲劳寿命研究提供技术支持.

关键词

渐开线圆柱齿轮 / 齿轮修形 / 瞬态动力学 / 疲劳寿命 / 有限元仿真

基金资助

国家自然科学基金(52175255); 湖南省高层次人才聚集项目(2019RS1059); 湖南省研究生科研创新项目(CX20200648)