行星齿轮传动齿根动应力计算

蒋立冬，李应生，朱振荣，陈营利

（中国船舶重工集团公司第七○三研究所，黑龙江哈尔滨 150078）

0 引言

齿根弯曲应力是齿轮最重要的强度性能之一，它的大小直接影响齿轮的使用寿命和安全［1］。目前多采用有限元软件Ansys等对齿轮进行接触仿真得到齿根应力值［2－3］。但对于功率分流式行星传动的齿轮，其重合度较大，同时啮合的齿数多达4～6个。为了计算1个齿由进入啮合到退出啮合全过程中齿根应力的变化，对于重合度大于4的齿轮，计算至少要涉及到9个不同的齿。对于人字齿轮，1个啮合位置就是18个齿。对于有3个啮合位置的太阳轮，就至少要对54个齿进行有限元网格密划。而计算量要涉及32～38个啮合位置。因此，若要采用完整模型进行齿根动应力的计算，其计算量将十分庞大。本文通过研究与对比计算后发现，可以在保证计算精度的条件下，通过适当简化计算模型，减少有限元计算规模，实现齿根动应力的计算。

1 齿根动应力计算方法

在进行齿根动应力计算时，首先需要确定人字齿轮啮合过程中的齿向载荷分布和齿间载荷分布，文中主要计算齿轮在静载作用下的齿根应力变化，故首先根据系统静力学分析确定1对齿轮传动中所传递的总法向载荷。

在确定了齿轮啮合所传递的法向载荷后，根据轮齿的几何参数关系和齿轮的结构，分析在1个啮合周期内的若干对接触线的位置以及相应位置轮齿的刚度。再根据上述分析结果，进一步得到轮齿的啮合刚度，以及在各啮合位置相应的接触线间载荷的分配与每条接触线上载荷的分布情况，为齿轮的强度计算提供较为准确的加载位置和齿面载荷分布。……