内部齿轮在高速行星齿轮装置中的有限元分析[外文翻译].doc

内部齿轮在高速行星齿轮装置中的有限元分析

摘要：在本文中，高速运行的行星齿轮在内齿圈中的应力和弹性变形被研究，在内部齿圈中，外缘环的厚度参数限定是非常灵活的，内部齿圈和齿轮箱的啮合被用6个间隔均匀线性弹簧来描述，通过Pro / E和ANSYS建立整个内部齿环的有限元模型。啮合轮齿内部齿圈通过接触率和负载分担系数来负载，并且文中通过有限元仿真，对压力和转向灵活性的分析来预测影响内齿圈的挠度和维护状况，仿真表明，减小内齿圈的厚度时，其主应力和挠度会增加，环内部齿圈厚度减小。此外，较大的弹簧刚度有助于减少内齿圈的应力和挠度。因此，在设计高速行星齿轮传动时必须考虑内部齿圈的挠度。
关键词：行星齿轮传动；内齿圈；有限元法

因为在大减速比，高承载能力，紧凑性和稳定性方面的优势，高速行星齿轮传动产品被广泛应用于航空航天和汽车工程。在过去的几十年里，为了减轻振动和噪音控制，对齿轮装置的动态模拟已经被引起高度重视[ 1-8 ] 。其中一个重要部分，内齿轮的设计必须谨慎，因为它的挠度能够很强烈的影响齿轮传动性能。研究表明，内齿轮的挠度对行星齿轮传动的动态特性的影响非常明显[ 9 ] 。为了得到齿圈的应力和挠度，一些有限元分析模型被提出[ 10-14]。然而，大多数模型只涉及部分的内部齿圈与薄环。齿轮沿渐开线的传动部分有相应的约束边界条件和载荷点，而在一个完整周期的某一齿尖，不考虑转换之间的单、双接触区。有限元/半解析非线性接触模型被用于探讨研究内齿轮弹性准静态行星齿轮集[ 15 ] 。考虑所有齿轮挠度和齿条传动状况，应力和挠度被做为确定齿轮厚度的函数。与以往的工作模型相比较，该模型涵盖了整个传输系统模型。然而，在成功运用该模型前，该模型中的描述编号 [ 15 ]需要高水平的专业知识来描述。
本文的目的是探讨内齿轮在高速行星齿轮传动过程中，齿轮边缘厚度和传动状况对压力和挠度的影响。首先，运用Pro / E和ANSYS进行有限元分析，建立一个内齿轮被固定在直齿条上的齿轮箱模型。然后，适当的边界条件被适用于模拟的实际支持条件，而接触率和公共负荷被用于分配恰当的负荷到啮合齿。最后，商业有限元程序ANSYS中的APDL语言，对影响内齿轮边缘厚度和支持条件的应力和挠度进行了分析。
1有限元模型
1.1例证系统