焊管生产线开卷机齿轮机构瞬态动力学分析*

杨佩东

（山西工程职业学院， 太原030009）

开卷机是焊管生产线的重要设备之一， 其主要作用是通过涨紧钢卷内孔来支撑住钢卷，并通过旋转将钢带头部送入矫平机中。 旋转运动主要是通过变频调速电机连接齿轮箱减速后驱动卷筒轴， 从而为开卷机提供动力。 齿轮机构在开卷机扭矩传递过程中有重要的作用， 它依靠轮齿齿廓直接接触来传递空间任意两轴间的运动和动力， 具有传递功率范围大、 传动效率高、 传动比准确、 使用寿命长、 工作可靠等优点， 在实际工程中得到了广泛应用。 开卷机齿轮箱在实际使用过程中， 齿轮经常会出现断齿、 齿面磨损、 齿面胶合等失效现象， 所以对开卷机齿轮机构进行瞬态动力学分析具有重要意义。

1 开卷机齿轮三维建模

目前工程上建立三维模型的软件有很多种，例如UG、 SolidWorks、 CATIA、 Pro/E 等。 齿轮三维模型的建立可以直接通过三维软件进行建模， 也可以通过齿轮插件GearTrax 进行建立，或利用专业齿轮设计软件KISSsoft 进行建模。本研究以某公司开卷机齿轮机构为研究对象， 采用SolidWorks 中Toolbox 插件进行建模， 只需输入齿轮相应的参数值， 软件便会自动生成相应的齿轮， 齿轮的基本参数见表1， 其中齿轮1 为从动轮， 齿轮2 为主动轮。

表1 开卷机齿轮的基本参数

一对渐开线齿轮正确啮合的条件是两轮的模数和压力角分别相等， 所以在建立齿轮三维模型时， 将其模数和压力角设为相同。 齿轮在啮合传动时， 为了避免一轮的齿顶与另一轮的齿槽底部以及齿根过渡曲线部分相抵触， 并留有一定空隙以便储存润滑油， 所以两齿轮在装配过程中， 一轮的齿顶圆与另一轮的齿根圆之间应当留有一定的间隙， 称为顶隙。……