基于某车轴齿轮箱弧齿锥齿轮疲劳寿命技术研究

作者:马贵叶;张祖智;吴超;郭婷; 刊名:内燃机与配件 上传者:张明

【摘要】本文研究了车轴齿轮箱中弧齿锥齿轮的疲劳寿命,在既定的载荷工况下,采用弧齿锥齿轮设计计算方法,通过Masta软件和有限元方法对其轮齿应力进行仿真分析,对弧齿锥齿轮轮齿的齿面和齿根进行优化分析,很大程度上提高了轮齿齿面接触应力,同时,齿轮的弯曲应力下降了大约8%左右.通过对弧齿锥齿轮轮齿的修形,有效降低了齿轮的局部应力大小,均化了齿面应力,提高了齿面承载能力,从而为解决弧齿锥齿轮的寿命问题提供了合理的依据.

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Internal Combustion Engine & Parts 0 引言 车轴齿轮箱位于轨道车轮对两轮之间的车轴上,是轨道车传动系统的最后一个总成。车轴齿轮箱的应用工况与军用车辆类似的齿轮箱应用工况在布置形式上,最大的差异在于车轴齿轮箱采用输出齿轮的车轴作为整个齿轮箱的基本支撑。同时,车轴需承受来自机车本身的自重重量,这同时将导致车轴发生较大范围的弹性变形。正是由于车轴大变形,将导致装在车轴上的弧齿锥齿轮的啮合在偏置距、轮齿轴向位移等齿轮错位量出现大位移现象,同时受加工、装配及外界环境等影响,其安装误差、制造误差、外部载荷等因素具有随机性[1],因此,从而影响弧齿锥齿轮的寿命。 为了解决此问题,需要对弧齿锥齿轮齿面进行研究,齿轮修形被广泛采用[2]。为了消除由弹性变形以及误差因素所引起的轮齿啮入、啮出冲击,需将接触轮齿对中发生干涉的部分进行适量修除,即为齿廓修形[3-4]。修形有多种方式,将靠近齿顶的一部分材料去除掉,称为齿顶修缘;将靠近齿根的一部分材料去除掉,称为齿根修形,对于一对齿轮副可以分别对两个齿轮进行齿顶修缘和齿根修形[5-7],本文基于 Masta 的齿轮修形,使得齿轮在齿向和齿廓的各项参数达到最优化[8],优化齿轮接触斑点,改善齿轮传动性能,以弥补加工、安装、和各种误差带来的齿轮变形[9],改善齿轮的运行质量和承载能力,从而提高锥齿轮的疲劳寿命。 1 弧齿锥齿轮参数确定1.1 弧齿锥齿轮几何参数弧齿锥齿轮几何参数: 齿数 26/35,模数 7.86,齿形角 22.5°,轴交角 90°,螺旋角 35°,双面工作。 1.2 弧齿锥齿轮工况参数 ①起动工况。 起动牵引力最大 130 kN,满足静强度要求。 ②低速行驶工况。 在 33‰坡度上可起动;最高走行速度 10km/h。 ③高速运行工况。 高速运行工况,最高车速 160 km/h。 2 弧齿锥齿轮疲劳强度分析计算 按照所要求的工况条件计算弧齿锥齿轮的疲劳强度安全系数[10]。 ①接触应力求解计算公式。计算接触应力计算公式为: (1) 式中: σH ——— 计算接触应力,MPa; σH0 ——— 计算应力的基本值,MPa; KA ——— 使用系数;KV ——— 动载系数; KHβ ——— 齿向载荷分布系数;KHα——— 齿间载荷分布系数。 接触强度安全系数的计算公式为: (2) 式中: σHlim ——— 接触疲劳极限,MPa; ZNT ——— 寿命系数;ZX ——— 尺寸系数; ZL、ZR、ZV ——— 润滑油膜影响系数; ZW ——— 齿面工作硬化系数。②弯曲应力求解计算公式。计算接触应力计算公式为: (3) 式中: σF ——— 计算弯曲应力,MPa; σF0 ——— 计算应力的基本值,MPa; KFβ ——— 齿向载荷分布系数;KFα——— 齿间载荷分布系数。 ——————————————————————— 作者简介:马贵叶(1979-),女,本科,中国北方车辆研究所,研究方向为定轴传动。 基于某车轴齿轮箱弧齿锥齿轮疲劳寿命技术研究 Research of Spiral Bevel Gear Fatigue Life Technology Based on Axle Gear Box 马贵叶 MA Gui-ye;张祖智 ZHANG Zu-zhi;吴超 WU Chao;郭婷 GUO Ting (中国北方车辆研究所,北京 100072) (China North Vehicle Research Institute,Beijing 100072,China) 摘要: 本文研究

参考文献

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