渐开线斜齿圆柱齿轮传动接触应力分析及有限元仿真

张华兴

(邯郸宏大化纤机械有限公司，河北 邯郸 056046)

0 引言

打包机转箱齿轮裸露且使用工况复杂，如维护不到位，运行一段时间后会出现点蚀问题，导致转箱不稳及振动。齿轮啮合接触部位理论上属于线接触的高副，啮合过程中齿面受接触应力反复作用会出现点蚀问题，导致齿轮传动的平稳性下降，从而出现振动和噪声。

为了进一步提高齿轮传动的精度和寿命，学者们做了大量的研究工作。有学者以直齿圆柱齿轮为研究对象，应用有限元法对其进行了齿面接触疲劳强度和齿面弯曲疲劳强度的计算[1-3]；也有学者应用有限元法对渐开线斜齿圆柱齿轮强度进行了分析[4]。学者们的研究焦点一般停留在有限元方法强度计算与传统强度计算结果的比较，以及验证有限元法的计算精度方面；也有将研究集中在齿轮传动动态接触过程中齿面应力的变化方面[5-7]。但研究仍存在一定局限性，如：未考虑齿轮传动重合度对接触应力的影响，接触应力在每对轮齿上沿齿宽方向的分布情况，以及轮齿受到接触应力之后沿齿宽方向的位移变化情况等。

笔者利用有限元虚拟试验法，以打包机渐开线斜齿圆柱齿轮为研究对象，在实际工作载荷作用下，进行齿面接触应力和位移计算，进而分析接触应力和位移在轮齿之间的分布状态及沿齿宽方向的分布情况。同时，根据接触应力分布情况，提出齿轮抗点蚀能力的措施，进而提高齿轮的寿命。……