双面研磨机齿轮传动系统齿轮啮合接触疲劳分析

作者:陈智刚;陈谨青;袁建新 刊名:景德镇学院学报 上传者:李春平

【摘要】为了研究双面研磨机齿轮传动系统齿轮接触疲劳强度的问题,选取受力最大的一对啮合齿轮为研究对象,基于ANSYS对啮合齿轮进行接触状态非线性分析,分析啮合齿轮等效应力和接触应力的分布情况,并通过摩擦系数对啮合齿轮接触力进行研究。研究表明:等效应力主要集中在齿根处,接触力主要分布在啮合处,方向垂直齿面,试验结果表明摩擦系数对齿轮接触力有一定的影响,随着摩擦系数的增大,接触力也随之增大,为此对齿轮进行渗碳或碳氮共渗的热处理,使齿轮的寿命达到5.82年,可满足齿轮寿命为5年的工艺要求。

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第30卷 第 6期 2015年 12 月 景德镇学院学报 Journal of JingDeZhen University V01.30 No.6 Dec.2015 双面研磨机齿轮传动 系统齿轮啮合接触疲劳分析 陈智刚 ,陈谨青 ,袁建新 (1.江 西现代 职业 技 术 学院 ,南 昌 330000;2.南 昌优 阳 实业 有 限公 司,南 昌 330000; 3.景德镇学院,江西 景德镇 333000) 摘 要 :为了研究双面研磨机齿轮传动系统齿轮接触疲劳强度的问题,选取受力最大的一对啮合齿轮 为研究对象,基于 ANSYS对啮合齿轮进行接触状态非线性分析,分析啮合齿轮等效应力和接触应力的 分布情况,并通过摩擦系数对啮合齿轮接触力进行研究。研 究表明:等效应力主要集中在齿根处,接触 力主要分布在啮合处,方向垂直齿面,试验结果表明摩擦系数对齿轮接触力有一定的影响,随着摩擦 系 数的增大,接触力也随之增大,为此对齿轮进行渗碳或碳 氮共渗的热处理,使齿轮的寿命达到 5.82年, 可满足齿轮寿命为5年的工艺要求。 关键词 :双面研磨机;ANSYS;接触分析;寿命分析 . 中图分类号 :TH 132.4 文献标志码 :A 文章编号 :2095—9699(2015)06—0017—04 O 引言 随着工业技术发展 ,特别是手机、电脑、数码相 机等电子产品的高速发展,给双面研磨机催生了高 速发展动力 ⋯。对双面研磨机研究发现,双面研磨 机的稳定性和精度直接决定其在制备产品质量上的 竞争力。在双面研磨机中齿轮传动系统是机器运转 的主要组成部分 ,齿轮传动系统的性能、可靠性是双 面研磨机质量竞争力的重要标志 J。虽然齿轮传 动系统经过了不断的发展和设计 ,基本能满足系统 本身的精度和稳定性的需求,但是随着产品精度需 求的不断提高,齿轮传动系统也必须相应得以优化 更新,对齿轮传动系统进行不断的研究和创新是提 高设备质量的重中之重 J。该文分析研究齿轮啮 合的接触应力及分布规律,从而判断齿轮在工作中 受损程度及其工作寿命长短,其研究成果对双面研 磨机的改进具有一定的工程参考价值。 1 齿轮 啮合模型 的建立 . 1.1 物理模型的建立 啮合齿轮 为标准 圆柱渐开线齿轮 ,故可用平 面 二维片体代替三维实体齿轮进行接触分析,不仅得 出的结果相对是一致 的,网格划分和最后接触计算 时间也都得到简化。具体详情啮合齿轮的基本参数 如表 1所示 。 表 1:齿轮的基本参数 Tab.1 Geltlrs Basic parameters 在 ANSYS中直接绘制所需 的两个 啮合齿轮的 轮廓很复杂 ,这里通过机械绘图软件 CAXA 中的齿 轮轮廓线的功能进行绘制 ,完成的二维轮廓 图导入 ANSYS中 ,再生成面 ,建 立齿轮啮合物理模型图如 图 1所示。 1.2 网格划分 该 文 选 用 单 元 为 四 节 点 四 边 形 单 元 ① 收稿 日期 :2015—09—05 作者简介 :陈智刚(1965一),男,江西南昌人。教授 ,主要从事机械设计与制造方面的研究。 · 20 · 景德镇学院学报 2015年 12月 在啮合处 ,方向垂直齿面。 (2)通过摩擦系数对接触力影响的比较试验 ,试 验结果表明摩擦系数对齿轮接触力有一定的影响, 随着摩擦系数的增大 ,接触力也随之增大 ,但是摩擦 系数对接触力的影响很小 ,因此可以忽略不计。 (3)对齿轮疲劳寿命进行计算分析,结果表明齿 轮的接触疲劳寿命远远低于预计设计要求 5年的使 用寿命,不能满足设计要求,必须对齿轮进行进一步 的渗碳或渗氮

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