基于齿面通用模型的不同齿廓内啮合章动锥齿轮建模与接触分析
Modeling and Contact Analysis of Internal Meshing Nutation Spiral Bevel Gear with Different Tooth Profiles based on General Tooth Surface Model
- 机械传动 2020年44卷第9期 页码：58-63
- 作者机构：
1.武夷学院 机电工程学院， 福建 武夷山 354300
2.福州大学 机械工程及自动化学院， 福建 福州 350108
- 作者简介：
林铮（1984— ），男，福建平潭人，硕士，讲师，研究方向为数字化设计、机械传动。
- 基金信息：国家自然科学基金(51775114┫福建省中青年教师教育科研项目┣JAT160510;JAT190777)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2020.09.009
中图分类号：
扫 描 看 全 文
林铮,姚立纲.基于齿面通用模型的不同齿廓内啮合章动锥齿轮建模与接触分析[J].机械传动,2020,44(09):58-63.
Lin Zheng,Yao Ligang.Modeling and Contact Analysis of Internal Meshing Nutation Spiral Bevel Gear with Different Tooth Profiles based on General Tooth Surface Model[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(09):58-63.
林铮,姚立纲.基于齿面通用模型的不同齿廓内啮合章动锥齿轮建模与接触分析[J].机械传动,2020,44(09):58-63. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.09.009.
Lin Zheng,Yao Ligang.Modeling and Contact Analysis of Internal Meshing Nutation Spiral Bevel Gear with Different Tooth Profiles based on General Tooth Surface Model[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(09):58-63. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.09.009.
摘要
内啮合章动弧齿锥齿轮齿面数学模型推导过程较为复杂。为了建立不同齿廓章动锥齿轮模型并进行加载接触分析，利用通用法向基本齿廓建立了假想媒介冕齿轮齿面通用数学模型。根据冕齿轮与章动内啮合弧齿锥齿轮的啮合关系，推导得到适于不同齿廓的章动弧齿锥齿轮齿面通用数学模型。再以渐开线与双圆弧为法向基本齿廓，分别建立了渐开线和双圆弧两种齿廓的章动弧齿锥齿轮齿面模型及其三维模型。利用有限元软件分别对高低功率、不同齿廓的章动内啮合弧齿锥齿轮进行了加载接触分析。结果表明，负载大小对渐开线弧齿锥齿轮的加载接触特性影响较大；双圆弧弧齿锥齿轮相对于渐开线弧齿锥齿轮具有承载能力更大、传动更平稳的优点。
Abstract
The derivation process of the tooth surface mathematical model of the internal meshing spiral bevel gears for nutation drive is complex. In order to establish different tooth profiles of the spiral bevel gears and carry out load contact analysis， the general tooth surface mathematical model of the crown gear is established by using the general normal basic tooth profile. According to the meshing relationship between the crown gear and the external and internal spiral bevel gears， the general tooth surface mathematical model of the nutation spiral bevel gear is derived. Then the tooth surface models and three-dimensional models of the nutation spiral bevel gears with involute and double circular-arc as the normal basic tooth profiles are established. The load contact analysis of spiral bevel gears with high and low power and different tooth profiles is carried out by using the finite element software. The results show that the load has a great influence on the load contact characteristics of involute spiral bevel gear. The double circular-arc spiral bevel gear have the advantages of larger load capacity and more stable transmission compared with spiral bevel gear.
关键词
齿面通用模型章动传动弧齿锥齿轮渐开线双圆弧加载接触分析
Keywords
General tooth surface modelNutation driveSpiral bevel gearInvoluteDouble circular-arcLoad contact analysis
references
YAO L G，GU B，HUANG S J，et al.Mathematical modeling and simulation of the external and internal double circular-arc spiral bevel gears for the nutation drive［J］.Journal of Mechanical Design，2010，132（2）：1-10.
谢志宇，姚立纲，张俊，等.基于SolidWorks与ADAMS的章动减速器动力学仿真及动态特性分析［J］.机械传动，2018，42（10）：112-116.
XIE Zhiyu，YAO Ligang，ZHANG Jun，et al.Dynamics simulation and dynamic characteristic analysis of nutation reducer based on SolidWorks and ADAMS［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（10）：112-116.
LIN Z，YAO L G，ZHANG J，et al.Tooth contact analysis with latent error of double circular-arc spiral bevel gears for industrial robot joint nutation drive［J］.Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering，2020，42（1）：10.
CAI Y W，YAO L G，XIE Z Y，et al.Influence analysis of system parameters on characteristics of the nutation drive with double circular arc spiral bevel gears［J］.Forschung Im Ingenieurwesen，2017，81（2/3）：125-133.
LITVIN F，FUENTES A，FAN Q，et al.Computerized design，simulation of meshing，and contact and stress analysis of face-milled formate generated spiral bevel gears［J］.Mechanism and Machine Theory，2002，37（5）：441-459.
LITVIN F，FUENTES A，GONZALEZ-PEREZ L，et al.Modified involute helical gears：computerized design，simulation of meshing and stress analysis［J］.Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering，2003，192（33）：3619-3655.
周彦伟，方宗德，邓效忠.航空弧齿锥齿轮齿面接触应力计算与优化［J］.航空动力学报，2002，17（3）：373-376.
ZHOU Yanwei，FANG Zongde，DENG Xiaozhong.Calculation and optimization for tooth contact stress of spiral bevel gears［J］.Journal of Aerospace Power，2002，17（3）：373-376.
唐进元，卢延峰，周超.有误差的螺旋锥齿轮传动接触分析［J］.机械工程学报，2008，44（7）：16-23.
TANG Jinyuan，LU Yanfeng，ZHOU Chao.Error tooth contact analysis of spiral bevel gears transmission［J］.Journal of Mechanical Engineering，2008，44（7）：16-23.
陈志胜，陈思雨，唐进元，等.弧齿锥齿轮真实齿面静态无负载传动误差及其对动态特性的影响［J］.机械传动，2019，43（9）：35-40.
CHEN Zhisheng，CHEN Siyu，TANG Jinyuan，et al.Actual gear surface static unloaded transmission error of spiral bevel gear and its effect on dynamic characteristic［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（9）：35-40.
JI W T，YAO L G，ZHANG J.Mathematical modeling and characteristics analysis for the nutation gear drive based on error parameters［J］.Journal of Chongqing University（English Edition），2016，15（4）：149-158.
郑州机械研究所.双圆弧圆柱齿轮 基本齿廓：GB/T 12759-1991［S］.北京：中国标准出版社，1991：1-5.
Zhengzhou Research Institute of Mechanical Engineering.Double-circular-arc tooth profile of basic rack for cylindrical gears：GB/T 12759-1991［S］.Beijing：Standards Press of China，1991：1-5.
张俊，姚立纲，黄淑娟，等.内啮合双圆弧螺旋锥齿轮齿廓精确建模［J］.现代制造工程，2015（1）：119-124.
ZHANG Jun，YAO Ligang，HUANG Shujuan，et al.Tooth profile accurate modeling of internal and external double circular-arc spiral bevel gears［J］.Modern Manufacturing Engineering，2015（1）：119-124.
LIN Z，YAO L G，HUANG S J.Transmission ratio analysis and controllable tooth profile modeling for the nutation drive with double circular-arc external and internal spiral bevel gears［J］.Advanced Materials Research，2010（97）：3128-3134.
0
浏览量
3
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 豫ICP备05013835号-5
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies