准静态条件弧齿锥齿轮传递误差和齿根应力试验研究

王成1,万博文2,陈燕燕3,毛飞鸿1,郭静1,陈娟1

振动与冲击 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (15) : 150-155.

PDF(1548 KB)
PDF(1548 KB)
振动与冲击 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (15) : 150-155.
论文

准静态条件弧齿锥齿轮传递误差和齿根应力试验研究

  • 王成1,万博文2,陈燕燕3,毛飞鸿1,郭静1,陈娟1
作者信息 +

Tests for transmission error and tooth root stress of spiral bevel gears under quasi-static condition

  • WANG Cheng1, WAN Bowen2, CHEN Yanyan3, MAO Feihong1, GUO Jing1, CHEN Juan1
Author information +
文章历史 +

摘要

开展弧齿锥齿轮的试验研究可为理论设计、制造和装配等提供基础数据,提高弧齿锥齿轮的啮合质量和使用性能。以弧齿锥齿轮为研究对象,采用功率封闭试验系统,在准静态条件下开展试验研究。对不同转速和扭矩工况的传递误差和齿根应力开展测试,并从时域和频域角度进行了对比分析。结果表明:弧齿锥齿轮的传递误差呈正弦或余弦形式波动,并以转频对应幅值为主;随着扭矩的增加,弧齿锥齿轮传递误差峰峰值呈现递增的趋势,且传递误差转频对应幅值近似呈线性比例增加;转速对传递误差峰峰值影响较小,但对传递误差转频对应幅值影响较大。随着扭矩的增加,齿根应力峰峰值呈线性比例递增;转速对齿根应力峰峰值的影响较小;从小端到大端,齿根应力的变化很大且呈现增大的趋势;齿轮啮合过程中,轮齿进入啮合时,齿根应力为拉伸方向且应力逐渐增加达到峰值,随后轮齿逐渐退出啮合,齿根应力逐渐减小直至压缩方向并达到最小值;从频域角度齿根应力以转频及其倍频为主。

Abstract

开展弧齿锥齿轮的试验研究可为理论设计、制造和装配等提供基础数据,提高弧齿锥齿轮的啮合质量和使用性能。以弧齿锥齿轮为研究对象,采用功率封闭试验系统,在准静态条件下开展试验研究。对不同转速和扭矩工况的传递误差和齿根应力开展测试,并从时域和频域角度进行了对比分析。结果表明:弧齿锥齿轮的传递误差呈正弦或余弦形式波动,并以转频对应幅值为主;随着扭矩的增加,弧齿锥齿轮传递误差峰峰值呈现递增的趋势,且传递误差转频对应幅值近似呈线性比例增加;转速对传递误差峰峰值影响较小,但对传递误差转频对应幅值影响较大。随着扭矩的增加,齿根应力峰峰值呈线性比例递增;转速对齿根应力峰峰值的影响较小;从小端到大端,齿根应力的变化很大且呈现增大的趋势;齿轮啮合过程中,轮齿进入啮合时,齿根应力为拉伸方向且应力逐渐增加达到峰值,随后轮齿逐渐退出啮合,齿根应力逐渐减小直至压缩方向并达到最小值;从频域角度齿根应力以转频及其倍频为主。

关键词

弧齿锥齿轮 / 试验研究 / 传递误差 / 齿根应力

Key words

弧齿锥齿轮 / 试验研究 / 传递误差 / 齿根应力

引用本文

导出引用
王成1,万博文2,陈燕燕3,毛飞鸿1,郭静1,陈娟1. 准静态条件弧齿锥齿轮传递误差和齿根应力试验研究[J]. 振动与冲击, 2020, 39(15): 150-155
WANG Cheng1, WAN Bowen2, CHEN Yanyan3, MAO Feihong1, GUO Jing1, CHEN Juan1. Tests for transmission error and tooth root stress of spiral bevel gears under quasi-static condition[J]. Journal of Vibration and Shock, 2020, 39(15): 150-155

参考文献

[1] 李特文. 齿轮啮合原理[M]. 上海:上海科学技术出版社,1984.
Litvin. Gear mesh theory[M]. Shanghai:Shanghai Science and Technology Press,1984.
[2] 王延忠. 航空弧齿锥齿轮摩擦学设计和制造[M]. 北京:科学出版社,2014.
WANG Yanzhong. Tribology design and manufacturing of aviation spiral bevel gears[M]. Beijing:Science Press,2014.
[3] Litvin F L, Fuentes A, Hayasaka K. Design, manufacture, stress analysis, and experimental tests of low-noise high endurance spiral bevel gears[J]. Mechanism and Machine Theory, 2006, 41: 83-118.
[4] 曹雪梅,方宗德,许浩,朱自冰.弧齿锥齿轮的齿面主动设计及试验验证[J].机械工程学报,2008(07):209-214.
CAO Xuemei, FANG Zongde, XU Hao, etc. Function-oriented Active Tooth Surface Design of Spiral Bevel Gears and Experimental Tests [J]. Journal of mechanical engineering,2008(07):209-214.
[5] 苏进展,方宗德.弧齿锥齿轮印痕稳定性优化设计与试验[J].航空动力学报,2012,27(11):2622-2628.
SU Jinzhan, FANG Zongde. Optimization design and test of stability of contact patterns of spiral bevel gears [J]. Journal of Aerospace Power,2012,27(11):2622-2628.
[6] 曹雪梅,杨博会,邓效忠.轮齿接触分析的分解算法与试验验证[J].机械工程学报,2018,54(05):47-52.
CAO Xuemei, YANG Bohui, DENG Xiaozhong. Novel Decomposition Methodology for Tooth Contact Analysis and Experiment Tests [J]. Journal of mechanical engineering,2018, 54(05):47-52.
[7] 张卫青,郭晓东,张明德.螺旋锥齿轮端面滚齿切齿计算及接触特性控制[J].机械工程学报,2018,54(19):49-57.
ZHANG Weiqing, GUO Xiaodong, ZHANG Mingde. Machine Setting Calculation and Contact Characteristics Control Method of Face Hobbing Hypoid Gear [J]. Journal of mechanical engineering,2018,54(19):49-57.
[8] 聂少武,邓静,邓效忠,张华,曹雪梅,李聚波.弧齿锥齿轮齿面拓扑修形及加工参数计算[J].航空动力学报, 2017,32(08):2009-2016.
NIE Shaowu, DENG Jing, DENG Xiaozhong, etc. Tooth surface topology modification and processing parameters calculation for spiral bevel gears [J]. Journal of Aerospace Power, 2017,32(08):2009-2016.
[9] 刘志峰,郭春华,杨文通,蔡力钢,张志民.基于分段间隙函数的螺旋锥齿轮时变啮合参数分析[J].振动与冲击,2013,32(04):153-157+162.
LIU Zhifeng, GUO Chun-hua, YANG Wen-tong, etc.. Time-varying meshing parameters analysis for spiral bevel gear based on sub-clearance function[J]. Journal of Vibration and Shock, 2013,32(04):153-157+162.
[10] 王三民,沈允文,董海军.含间隙和时变啮合刚度的弧齿锥齿轮传动系统非线性振动特性研究[J].机械工程学报,2003(02):28-32.
WANG Sanmin, SHEN Yunwen, DONG Haijun. Nonlinear Dynamic Characteristics of a Spiral Bevel Gear System with Backlash and Time-carying Stiffness [J]. Journal of mechanical engineering,2003(02):28-32.
[11] 汪中厚,王杰,王巧玲,李刚.基于有限元法的螺旋锥齿轮传递误差研究[J].振动与冲击,2014,33 (14):165-170.
WANG Zhonghou, WANG Jie, WANG Qiaoling, etc. Transmission error of spiral bevel gear based on finite element method [J]. Journal of Vibration and Shock, 2014,33 (14):165-170.
[12] 汪中厚,王杰,马鹏程,李刚.真实齿面的螺旋锥齿轮动传递误差研究[J].振动与冲击,2014,33(15):138-143+156.
WANG Zhonghou, WANG Jie, MA Pengcheng, etc. Dynamic transmission error analysis of spiral bevel gears with actual tooth surfaces [J]. Journal of Vibration and Shock, 2014,33 (15):138-143+156.
[13] 唐进元, 彭方进. 准双曲面齿轮动态啮合性能的有限元分析研究[J].振动与冲击,2011,30(7):101-106.
TANG Jinyuan, PENG Fangjin. Finite element analysis for dynamic meshing of a pair of hypoid gears[J].Journal of Vibration and Shock, 2014,33 (15):138-143+156.
[14]Hu Z, Ding H, Peng S D, Tang Y, Tang J Y. Numerical determination to loaded tooth contact performances in consideration of misalignment for the spiral bevel gears[J]. International Journal of Mechanical Sciences,2018,151: 1-15.
[15] 杨建军,龚飞, 张华, 李天兴, 魏冰阳. 基于曲率修正的弧齿锥齿轮齿面设计[J].航空动力学报,2018,33(7):1743-1749.
YANG Jianjun, GONG Fei, ZHANG Hua, etc. Tooth Surface Design of Spiral Bevel gear Based on curvature correction[J]. Journal of Aerospace Power,2018,33(7):1743-1749.
[16] Peng S D, Ding H, Zhang G, Tang J Y, Tang Y. New determination to loaded transmission error of the spiral bevel gear considering multiple elastic deformation evaluations under different bearing supports[J]. Mechanism and Machine Theory,2019,137: 37-52.

PDF(1548 KB)

5672

Accesses

0

Citation

Detail

段落导航
相关文章

/