斜齿轮啮合刚度变化规律研究

基于ANSYS的齿轮接触应力与啮合刚度研究共3篇

基于ANSYS的齿轮接触应力与啮合刚度研究共3篇基于ANSYS的齿轮接触应力与啮合刚度研究1齿轮作为一种常用的传动元件，在机械系统的运转中发挥着重要的作用。

因此，对于齿轮的力学性能研究具有重要的意义。

本文以ANSYS软件为工具，研究齿轮接触应力与啮合刚度的相关问题。

一、齿轮模型的建立齿轮模型的建立是研究齿轮力学性能的基础。

初步建模需要确定齿轮参数、材料参数等。

在本次研究中，我们选取了一个模数为4的齿轮进行建模，在材料参数选取方面，我们选择了常用的20CrMnTi材料，以其为基础进行实验。

建模之后需要进行网格划分，网格密度的选择会影响后续分析的准确性以及计算时间，因此需要选择合适的密度。

选取太粗的网格会导致结果失真，选取太细的网格则会消耗大量的计算时间。

本次研究选取了相对均匀的中等密度网格，以保证结果的准确性。

二、齿轮接触应力分析齿轮在啮合过程中会产生接触应力，这对于齿轮的寿命和工作效率都有着至关重要的作用。

因此，研究齿轮接触应力，选择适当的润滑方式，对齿轮寿命和传动效率都有着重要的意义。

在ANSYS中进行齿轮接触应力的分析和计算，需要考虑到许多复杂的因素，如齿形、材料参数、润滑方式等。

在本次研究中我们采用了基于有限元方法的接触分析（FEM），对齿轮接触应力进行评估。

得到接触应力的结果后，我们可以对齿轮的寿命进行评估，并针对接触应力过大的地方进行优化处理。

三、齿轮啮合刚度分析除了接触应力之外，齿轮的啮合刚度对于传动的效率和精度也有着重要的影响。

啮合刚度是指啮合中两齿之间相对于轴线方向的相对运动能力，也可以视为齿轮在啮合过程中的弹性变形程度。

齿轮的啮合刚度与齿轮副的堆叠误差、硬度、几何尺寸等的影响有关。

在本次研究中，我们采用了ANSYS的非线性有限元分析方法，对齿轮的啮合刚度进行建模和优化。

通过对啮合刚度的研究，我们可以指导齿轮的加工和优化，提高其传动效率和精度。

四、总结本次研究基于ANSYS对齿轮接触应力和啮合刚度进行了研究。

直齿圆柱齿轮啮合刚度的影响因素及其规律性

直齿圆柱齿轮啮合刚度的影响因素及其规律性
一、影响直齿圆柱齿轮啮合刚度的因素
1、齿轮的材料—由于齿轮的材料的性能会影响其刚度，如齿轮的模数、压力角及孔径调节，一般来说，材料质量越好，刚度越高，齿轮的刚度会受到材料性能的影响。

2、齿形参数—齿形参数影响结构形式，会对齿轮的刚度影响较大。

比如，增大齿宽或增大模数均会增大齿轮的啮合刚度。

同时，较大的模数还会使齿轮刚度受到尖端部位的影响。

3、啮合参数—啮合参数是指齿轮间隙、端面形状、压力角以及啮合孔径的参数，这些参数的变化也会影响齿轮的啮合刚度。

一般来说，压力角越大，齿轮啮合刚度越大。

1、齿轮材料—一般来说，特种合金齿轮的刚度优于碳钢齿轮，表面硬度和淬火硬度越高，齿轮的刚度也越高。

通过以上分析，可以知道，影响直齿圆柱齿轮啮合刚度的因素及其规律性主要有齿轮材料、齿形参数和啮合参数等，由于不同的因素会受到各种多种的影响，因此，在设计和制造直齿圆柱齿轮时，要考虑到这些相关因素，以保证齿轮的啮合刚度良好。

斜齿轮动力学建模中啮合刚度处理与对比验证

扭转变形的轮齿啮合刚度计算方法。分析国内文献普遍采用的基于啮合刚度分解建立斜齿轮动力学模型，指出其与理论
力学相悖之处，提出基于力、振动位移分解法建立综合考虑时变啮合刚度激励、啮入冲击激励的斜齿轮啮合型弯一扭一轴
耦合振动模型。以某斜齿轮副为例进行的仿真计算结果表明，基于承载接触分析的轮齿啮合刚度计算方法能准确、方便求得轮齿啮合刚度，文献［８］动力学响应结果与理论实际存在明显差别，而基于力、振动位移分解法的响应则能与理论实
ｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｈｅｌｉｃａｌｇｅａｒｓｙｓｔｅｍ，ａｍｅｓｈｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｆｔｅｅｔｈｃｏｎｔａｃｔｕｎｄｅｒｌｏａｄａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｓｈａｆｔｔｏｒｓｉｏｎａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｓｏｆｈｅｌｉｃａｌｇｅａｒｂｕｉｌｔ
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斜齿轮的正确啮合条件

斜齿轮的正确啮合条件一、引言斜齿轮是一种常用的传动装置，广泛应用于机械领域。

它以齿轮的齿面呈斜面而得名，能够实现两个轴的动力传递和转速变换。

然而，为了确保斜齿轮的正常工作和延长使用寿命，必须满足一定的啮合条件。

本文将详细介绍斜齿轮的正确啮合条件。

二、啮合条件的基本原理斜齿轮的正确啮合条件主要包括以下几个方面：正啮合条件、齿面接触、齿廓曲线和啮合角。

1. 正啮合条件斜齿轮的正啮合条件是指两个相邻齿轮的啮合齿轮齿面间的接触点在啮合过程中不脱离。

只有满足正啮合条件，齿轮才能正常传递动力，否则将引起齿轮的跳动和噪音。

2. 齿面接触齿面接触是指斜齿轮的齿面之间存在接触，以实现动力传递。

为了确保齿面接触的均匀和稳定，必须控制好齿面的精度和表面质量，以及合适的啮合间隙和啮合预紧力。

3. 齿廓曲线齿廓曲线是斜齿轮齿面的轮廓线，直接影响齿轮的传动性能和运动平稳性。

常见的齿廓曲线有直线齿廓、渐开线齿廓和圆弧齿廓等。

其中，渐开线齿廓是最常用的一种，具有啮合平稳、传动效率高等优点。

4. 啮合角啮合角是指斜齿轮齿轮齿面的相对夹角。

合理的啮合角能够使齿轮在传动过程中的力分布均匀，减小齿轮的磨损和噪音。

常见的啮合角有20°、30°和45°等。

三、实现斜齿轮正确啮合的关键因素要保证斜齿轮的正确啮合，除了满足上述基本原理外，还需要考虑以下关键因素：1. 齿轮的精度和表面质量齿轮的精度和表面质量直接影响齿面接触的均匀性和稳定性。

因此，在制造齿轮时，必须控制好齿轮的加工精度，保证齿面的光洁度和平整度。

2. 齿轮的材质和热处理齿轮的材质选择和热处理对其强度和硬度有着重要影响。

合适的材质能够提高齿轮的耐磨性和抗载能力，而适当的热处理能够提高齿轮的硬度和耐磨性。

3. 啮合间隙和啮合预紧力啮合间隙是指两个相邻齿轮的齿面间的间隙大小。

合适的啮合间隙能够保证齿面接触的均匀性和稳定性。

而啮合预紧力是指斜齿轮在啮合时的载荷大小，过大或过小都会影响齿轮的正常工作。

斜齿轮正确啮合的条件和重合度

三、变位齿轮传动的类型
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刀具移远正变位
刀具移近负变位
19
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6-8 齿轮传动的失效形式与设计准则
一、失效形式
机械零件由于强度、刚度、耐磨性和振动稳定性等因素不能正常工作时，称为失效。机械零件在变应力作用下引起的破坏称为疲劳破坏，机械零件抵抗疲劳破坏的能力称为疲劳强度。齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。其失效形式有：
四、齿根弯曲疲劳强度计算
中等精度齿轮传动的弯曲疲劳强度计算的力学模型如下图所示。
根据该力学模型可得齿根理论弯曲应力
F0
KFtYFa bm
YFa为齿形系数，是仅与齿形有关而与模数m无关
的系数，其值可根据齿数查表获得。
计入齿根应力校正系数Ysa后，强度条件式为：
FKtF bYFm aYsa[F]
引入齿宽系数后
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2
6-1 齿轮传动的特点、应用与分类
二、分类
1、按轴的布置方式
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3
6-1 齿轮传动的特点、应用与分类
2、按工作条件
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开式——适于低速及不重要的场合半开式——农业机械、建筑机械及简单机械设备—只有简单防护罩闭式——润滑、密封良好，—汽车、机床及航空发动机等的齿轮传动中
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圆盘铣刀加工齿数的范围
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刀号加工齿数范围
1 12~13
2 14~16
3
4
16~20 21~25
5 26~34
6
6
35~54 55~134
8 135以上
这种方法适用于单件生产而且精度要求不高13 的齿轮加工。

齿轮时变啮合刚度改进算法及刚度激励研究的开题报告

齿轮时变啮合刚度改进算法及刚度激励研究的开题报告一、研究背景齿轮传动在工程设计中应用广泛，对于传送扭矩和转速都有较好的适用性。

然而齿轮传动在运行过程中，由于齿轮啮合会产生振动和噪音，对机械系统的运动精度和工作寿命造成不利影响。

因此，研究齿轮传动的动态特性对于提高机械系统的运行精度和降低振动噪声有重要作用。

齿轮传动的动态特性受到许多因素影响，其中之一就是刚度。

刚度是齿轮传动振动特性的重要参数，它可以影响齿轮传动系统的动态响应和稳定性。

因此，根据齿轮传动的工作状况和需求，改善齿轮传动的刚度和减少其振动和噪音就显得尤为必要。

二、研究目的和意义本研究的主要目的是改进齿轮传动的啮合刚度算法，并进行刚度激励研究，探讨齿轮传动动态特性的优化方法，从而提高齿轮传动的稳定性和减少振动噪声。

其具体意义如下：1. 研究齿轮传动刚度与振动响应的关系，找到刚度改进的方向，提高齿轮传动的振动品质和减少噪音。

2. 改进齿轮传动的刚度算法，满足新颖的工作状况和需求，提高传动效率和工作寿命。

3. 通过数值仿真和实验，验证改进算法对齿轮传动系统动态特性的影响，为传动系统设计和优化提供参考依据。

三、研究内容和方法1. 齿轮传动动态特性分析：分析齿轮传动动态特性的影响因素，建立齿轮动态模型，分析刚度对齿轮啮合的影响。

2. 刚度改进算法：针对齿轮传动系统的工作状况和需求，设计改进算法。

结合齿轮参数、机构特性和工作环境，优化刚度改进方案。

3. 刚度激励研究：通过过程工况和实验验证，检验改进算法对齿轮传动的影响。

建立实验平台和仿真模型，开展初步的实验和数值仿真。

4. 研究成果和分析：通过实验和数值仿真结果，分析刚度改进算法的优劣，探讨齿轮传动系统刚度改进与稳定性的相关性。

四、研究计划时间节点计划内容1个月确定研究方向和目标，阅读相关文献，了解齿轮传动动态特性的分析方法和常见刚度改进算法。

2个月针对齿轮传动工作状况和需求，设计改进算法。

分析传动系统的刚度特性和动态响应，并基于仿真模型进行预测和分析。

齿轮时变啮合刚度计算研究杨雄威夏宗朝

齿轮时变啮合刚度计算研究杨雄威夏宗朝摘要：本文分析总结了齿轮啮合刚度的常见计算方法。

提出了一种接触有限元法计算时变啮合刚度且验证了其准确性，并分析了齿轮产生冲击振动的缘由。

关键词：齿轮；时变啮合刚度；接触有限元；冲击振动0.引言齿轮刚度的精确计算是轮齿修形、动态特性、故障诊断、寿命预测以及齿轮参数优化设计等研究的前提条件。

有必要对圆柱齿轮刚度的计算作进一步的探讨和研究。

日本机械学会[1]上齿轮的刚度定义为如下：齿轮刚度为使一对或几对同时啮合的精确齿轮在1mm齿宽上产生1um绕度所需的啮合线上的载荷。

设齿轮宽度为b(mm),齿轮所受的作用于齿廓的法向载荷为Fn(N)，齿轮的总变形为δ（um）,齿轮上的载荷集度，即齿轮单位齿宽的载荷ω为：ω=Fn/b；齿轮的柔度为：q=δ/ω; 则齿轮的刚度为：c=1/q= Fn/b/δ。

齿轮的单齿刚度的定义为单齿在外载荷的作用下，接触力与位移的比例系数，其表达式为：Kn=Fn/un；其中Fn为作用于轮齿齿廓曲面的接触力；un为齿轮的综合弹性变形量，其中包括了弯曲变形、剪切变形和接触变形等。

单齿对啮合刚度的定义为两个齿轮啮合过程中的综合刚度，两个齿轮以串联的方式耦合形成的单齿接触对，通过单齿刚度可以计算出啮合刚度为：K=K1*K2/(K1+ K2)；其中1,2分别为小齿轮和大齿轮。

齿轮啮合综合刚度定义为多对齿轮接触时，各对齿轮间形成并联的耦合关系，所以齿轮啮合综合刚度的表达式为：Km=K1+K2+…+Kn所以齿轮啮合综合刚度主要与单齿的弹性变形、单齿对齿轮的综合弹性变形以及齿轮重合度有关。

因此只要求得齿轮的弹性变形，即可确定齿轮啮合综合刚度。

1.几种常用齿轮刚度计算方法的比较目前关于齿轮轮齿啮合变形的计算方法大致有三种，即材料力学方法、弹性力学方法和数值方法。

材料力学方法中又分为韦伯公式和石川公式。

本文将主要采用ISO方法（B法）回归公式，半经验回归公式，材料力学(石川公式)及有限元方法对相同参数齿轮的刚度进行计算比较。

斜齿轮啮合刚度的计算

参考文献
［１］唐增宝等。齿轮传动的振动分析与动态优化设计，华中理工大学出版社，１９９４年３月［２］Ｕｍｅｚａｗａ，ＤｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓａｎｄＭｏｍｅｎｔｓＤｕｅｔＯａＣｏｎｃｅｒｔｒａｔｅｄＬｏａｄｏｎａＲａｃｋ—ＳｈａｐｅｄＣａｎｔｉｌｅｖｅｒＰｌａｔｅｗｉｔｈＦｉｎｉｔｅＷｉｄｔｈｆｏｒＧｅａｒｓ，ＪＳＭＥ．Ｖｏｌ
而导出了弯曲变形影响函数的近似表达式为：
ｖ（７）
Ｋｂ（ｘ，Ｙ，ｆ，７）＝Ｕ·
ｆ（ｘ’），（ｆ’）ｇ（ｙ）ｇ（叩）
（１）
厂（Ｉｚ’一｝’１）ｇ（ＩＹ～叩Ｉ）
式中各式含义见文献［２］
３接触变形影响函数
在斜齿轮啮合期内，两齿轮间几乎都是线接触，载荷沿接触线是变化分布的。为了简化起见，我们可把沿接触线作用的载荷分布看作无数集中载荷的集合。
ｆ２．４０—０·４６７３３ｘ＋０．０１３４ｘ２＋０·０３５１ｘ３
（ｘ＜７－５）
Ｃ（Ｘ）＝．｛２．１６５８７—０．２７３５８７＋０．０２１６４８ｘ２—０．００５７３ｘ３（７．５≤Ｘ＜７．５）
（３）
１１．ｏ
（ｘ≥１５）
利用数值方法解此方程组，即可得到纯接触载ห้องสมุดไป่ตู้分布的相对值Ｐｊ及其平均值Ｐ。。。，实际上纯接触引起
关键词斜齿轮啮合刚度齿轮传动中图分类号：ＴＨ３１２文献标识码：Ａ
１概述
齿轮传动作为机械传动中的一种重要形式，它亦逐步向高速、重载、高可靠性等方面发展，人们对齿轮传动过程中所呈现的动态效应（如振动、噪声）越来越重视。因而，在近几十年内，国内外学者在齿轮研究方面做了大量的工作。
随着齿轮动力学的诞生，人们已对直齿轮做了大量研究，相比之下，关于斜齿轮振动的研究，直到七十年代初，才引起人们注意。而在求解斜齿轮传动系统的运动方程时，首先需要计算斜齿轮啮合刚度。日本学者Ｈａｙａｓｈｉ在其论文中首次提出了斜齿轮传动中沿接触线的载荷分配计算法，从而为斜齿轮刚度的计算提供了理论基础。真正获得重大突破的是日本东京工业大学的梅泽清彦等人，他们的理论比早期的“薄片” 理论等其它方法要先进、实用许多，但尚无法考虑齿轮结构尺寸的影响，因此仍需改进。