在斜齿轮分析中三齿模型和全齿模型的比较[外文翻译].rar

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在斜齿轮分析中三齿模型和全齿模型的比较

摘要
用边界元法分析齿轮齿应力和应变有两种模型，分别是三齿模型和全齿模型。这些模型的开发研究要考虑外形轮廓修正，接触变形，摩擦影响，中心边界条件，键槽的影响，齿轮承受的载荷大小等因素。本文给出了两类模型的计算结果，并与应变仪实验结果进行了比较。因此，在斜齿轮分析的建模观点上，全齿模型给出去了更多现实结果。
1. 绪论
常规的齿轮设计分析方法（如齿轮制造协会，国际标准化组织，汽车工程师协会等推荐的方法）一般比较保守，所设计的齿轮在设计寿命周期内工作良好。但是，对于高速、轻量和重载齿轮，采用常规分析方法不能准确预测轮齿的应力，预测值与实际值存在偏差，多数情况下偏差值高达200-300%。为了改进将轮齿看作悬臂梁的分析模型，Wellauer和Seireg提出了半经验的悬臂板模型，用于评价直齿轮和斜齿轮轮齿的弯曲变形，通过安装于悬臂板固定端根部的应变仪测试结果，对该方法进行了验证。
在数值分析方法中，电脑被用来解决齿轮问题，首先建立仿真模型，接着模型被分为大量的单元。电脑可以很容易创建几何载荷模型，因此用常规方式不能解决的问题可以用数值分析方法解决。这使得数值分析方法是解决齿轮问题的最常用的方法。一些作者用有限元方法（FEM）开发一个齿的齿轮模型用来计算斜齿轮的弯曲应力。Yakubek用有限元方法分析了齿间相互作用的影响。只有一个齿的齿轮模型预测的挠度与有三个齿或者五个齿的齿轮模型预测的结果是不一样的。也有人指出，这是齿圈的厚度影响轮齿的转动。有限元分析方法是有效的，但是，由于建立模型的耗时和处理不寻常边界形状，它变得相当繁琐，通常需要大量的计算能力，甚至还要二维元素。
对于齿轮问题，关键的区域在边界。因此，由于内域结果的不准确性，内域的数值计算可能会影响边界点的计算结果。计算机程序用二维边界有限元能在很短时间内计算出应力和应变，并且能最优找到齿面最大应力位置。为了避免半经验模型关系，Duraissamy用二维边界元的方法建立真实的轮齿模型研究分析了齿根应力，这种模型是根据已知的齿轮刀具几何学创建的。这种技术显示了一种用圆角形状和齿轮齿廓形状来研究应力的编程方式。