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| 齿轮机构是传动机构中应用最广泛的传动部件,它应用于各种场合以各种形式传递运动和力。齿轮工作时,齿间接触区域承受强烈的冲击应力,特别是齿根部分,产生很大的交变应力,所以,齿轮根部是真个齿轮系统中相对薄弱的部位,研究该部位应立分布状况对于判定整个齿轮机构的强度意义重大,分析齿根部位的应力状况是分析齿轮强度的重要手段。本文提出一种齿轮齿根最佳过渡曲线实现方法,通过理论和仿真相结合方法进行了啮合齿轮齿根部位的有限元优化设计,得出在一定条件下的最佳设计过渡曲线。该曲线能够确保轮齿所受的最大应力降到最低,从而大大降低齿轮疲劳断裂的可能性,并将之应用于成型磨齿刀具的设计中,分析了各种相关的加工参数,这对于提高齿轮在重要场合中的使用寿命和推动齿轮齿根部位的研究工作具有重要意义。具体内容如下：首先对现在重载齿轮应用中比较受推崇的整圆弧齿根齿轮的静力学和动力学接触分析,分析了整圆弧齿根齿轮的优劣性,然后,通过三维分析软件Pro/E建立标准齿轮,并用NURBS三次样条曲线取代其渐开线部分,构建三维模型并将渐开线部分相关尺寸参数化,然后利用这些参数作为优化变量在ANSYS WORKBENCH中进行了结构优化分析,得到了一条具备优秀应力数据的NURBS曲线轮廓,结果显示,该方法能够将齿根部位的最大有效应力降低30%以上,并大大改善啮合部位的应力集中情况,这有利于齿轮技术的进一步发展和“个性化”啮合齿轮的进一步推广和使用。考虑到该优化过渡曲线在实际中的应用问题,提出了成型磨齿的加工方法,根据优化过渡曲线的特点,分析了加工工艺路线,并对成型磨齿砂轮进行了设计,同时就其砂轮修整问题,提出了三轴联动法向修整的技术,该方法对以后齿根过渡曲线进一步优化得到的复杂曲线的加工有指导意义。 |
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