参数化弧齿锥齿轮建模分析

何昕^1，2 许嘉豪¹ 韩文虎¹

（1.黄河水利职业技术学院 机械工程学院，河南 开封 475004；

2.河南科技大学 机电工程学院，河南 洛阳471003）

摘要：为了准确的分析弧齿锥齿轮的承载能力和接触性能，首先要建立精确的齿轮三维模型，笔者通过VB语言，编写了齿轮轮坯几何参数计算程序，并基于弧齿锥齿轮的加工原理，求解出齿轮齿面方程，编写齿面三维坐标点求解VB程序，完成了齿轮的参数化设计建模体系。以三维模型为基础，对其进行运动仿真以及静力学分析，分别得到运动仿真和静力学齿面接触应力分布，对比分析接触区域一致，进一步验证了参数化得到齿轮三维模型的精度以及模型在静力学分析、运动仿真等理论研究方面的可行性。

关键词：弧齿锥齿轮； 参数化设计； 齿面方程； 三维模型； 静力学分析

中图分类号：       文献标识码：B     文章编号：

收稿日期：2020—10—18

基金项目：河南省教育厅科研攻关项目（15A460015）

特别提示：本刊注重各类基金项目研究成果，凡是来稿中有各类基金项目支持的，本刊将重点关注。

作者简介：何昕（1989—），男，河南开封人，黄河水利职业技术学院机械工程学院教师（博士学位请标明具体专业，副教授以上及博士学历请标明研究方向）。

 

特别提示：所有引文请作者务必核对其准确性，并提供引文原文图片，以JPEG格式打包发附件，以便编审中核对。

以参数化建模思想为基础，通过VB语言编写出轮坯几何参数计算程序，以及基于弧齿锥齿轮的啮合原理编写的齿面点求解程序，可以建立精确的弧齿锥齿轮三维模型，达到参数化建模、分析计算的目的。通过对齿轮副模型进行静力学分析，比对仿真运动接触区域结果基本一致，完善和验证了弧齿锥齿轮参数化设计理论的可行性。

1弧齿锥齿轮精确参数化三维建模

1.1齿轮轮坯参数化精确建模

利用VB语言编写几何参数计算程序，能够有效且正确计算出轮坯几何参数，提高计算精度以及设计效率（见图1）。

图1 轮坯参数示意图

其中弧齿锥齿轮副的主要几何参数（见表1）：

表1 齿轮几何参数

……

2 结语

笔者对弧齿锥齿轮参数化设计和理论分析进行了深入研究，从弧齿锥齿轮几何参数计算、精确建模、有限元模型建立、轮齿接触静力学分析等方面都融入了参数化的思想。对实际生产设计该种齿轮可以有效减少理论上设计分析时间，提高设计、生产效率。

 特别提示：若同一文献在文中多次被引用，则以第一次引用序号为标准，以后同一文献出处均用第一次引用时的序号；参考文献8个以上；参考文献请勿使用脚注或尾注方式，应单独放置在文末，相关引文序号在文中标注。

 

参考文献：

[1]北京齿轮厂.螺旋锥齿轮[M].北京: 科学出版社， 1974.

[2]曾韬.螺旋锥齿轮设计与加工[M].哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社，1989.

[3]邓效忠.适合中国国情的等高齿锥齿轮制造技术[J].现代零部件，2011(9): 62-63.

[4]梁桂明.螺旋锥齿轮的新齿形-分锥角综合变位原理[J].机械传动，1981(2): 19-34.

[5]梁桂明.新型螺旋锥齿轮的齿形制[J].洛阳工学院学报，1984(1): 20.

[6]高建平，方宗德，杨宏斌. 螺旋锥齿轮边缘接触分析[J].航空动力学报，1998(3): 289-292.

[7]刘光磊，王三民，孙智民. 确定弧齿锥齿轮齿面啮合迹的改进算法[J].机械设计，2000(9): 13-15.

[8]张华，邓效忠. 用较少的刀具实现弧齿锥齿轮的双面法加工[J]. 矿山机械，2003(3): 34-40.

[9]张新桥.小模数弧齿锥齿轮的接触分析与切削参数修正[D]. 苏州: 苏州大学， 2005.

 

Study on Parametric Modeling of Spiral Bevel Gears

HE Xin^1,2  XU Jiahao¹ HAN Wenhu¹

(1.School of Mechanical Engineering, yellow river conservancy technical institute, Kaifeng 475004；2.School of Mechanical&Electronical Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003)

Abstract: Spiral bevel gears has good bearing capacity and smooth transmission. It is widely used in high-speed and heavy-duty intersecting shaft transmission machines.

In order to parametric analyze the bearing capacity and contact performance of spiral bevel gears, based on the processing theory of spiral bevel gears, the gear production coordinate system was established to solve the tooth surface equation, and the three-dimensional point coordinates of the tooth surface were calculated by VB process. The accurate three-dimensional model of gear pair is established to simulate the meshing motion of gear pair.Based on the accurate three-dimensional model, the static analysis of the gear pair under actual working conditions was carried out and obtained the distribution of the contact stress on the tooth surface, which perfected the parametric design and analysis system of the spiral bevel gears, and improved the analysis efficiency and precision of the spiral bevel gears.

Keywords: Spiral bevel gears; Parametric analysis; Tooth surface equation; Three-dimensional model；Static analysis