基于有限元法的疲劳点蚀斜齿轮时变啮合刚度分析与试验研究
Time Varying Meshing Stiffness Analysis and Experimental Study of Fatigue Pitting Helical Gear based on Finite Element Method
- 机械传动 2021年45卷第12期 页码：1-7
- 作者机构：
1.天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室， 天津 300130
- 作者简介：
李金锴（1996— ），男，河北邯郸人，硕士研究生；主要研究方向为变速器齿轮动力学分析及故障诊断。
陈勇（1954— ），男，北京人，博士，教授，博士研究生导师；主要研究方向为汽车传动系统开发设计、金属表面强化及先进热处理。
- 基金信息：国家重点研发计划(2018YFE0207000┫河北省全职引进高端人才项目┣20181228)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.001
中图分类号：
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李金锴,陈勇,臧立彬等.基于有限元法的疲劳点蚀斜齿轮时变啮合刚度分析与试验研究[J].机械传动,2021,45(12):1-7.
Li Jinkai,Chen Yong,Zang Libin,et al.Time Varying Meshing Stiffness Analysis and Experimental Study of Fatigue Pitting Helical Gear based on Finite Element Method[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(12):1-7.
李金锴,陈勇,臧立彬等.基于有限元法的疲劳点蚀斜齿轮时变啮合刚度分析与试验研究[J].机械传动,2021,45(12):1-7. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.001.
Li Jinkai,Chen Yong,Zang Libin,et al.Time Varying Meshing Stiffness Analysis and Experimental Study of Fatigue Pitting Helical Gear based on Finite Element Method[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(12):1-7. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.001.
摘要
疲劳点蚀斜齿轮啮合刚度计算是齿轮故障动力学分析的重要基础。基于有限元的斜齿轮啮合刚度计算方法，建立了正常齿轮和疲劳点蚀齿轮的有限元模型。通过有限元模型计算，得到了齿面法向接触力和综合弹性变形量；并根据啮合刚度计算方法，得到了齿轮的单齿啮合刚度和多齿综合啮合刚度。分析不同点蚀剥落长度和宽度对齿轮啮合刚度的影响得知，剥落长度和宽度对齿轮啮合刚度影响较大；而且剥落长度会影响齿轮啮合刚度的变化区域。通过疲劳点蚀试验证明，齿轮啮合刚度的减小使得齿轮振动冲击响应增大。
Abstract
Meshing stiffness calculation of fatigue pitting helical gear is an important basis of gear failure dynamics analysis. The finite element models of normal gears and fatigue pitting gears are established by using the finite element method to calculate the meshing stiffness of helical gears. Through the finite element model calculation，the normal contact force and comprehensive elastic deformation of the tooth surface are obtained. According to the calculation method of meshing stiffness，the single tooth meshing stiffness and multi tooth comprehensive meshing stiffness of the gear are obtained. The influence of different spalling length and width of pitting corrosion on the meshing stiffness of gears is analyzed. The results show that the spalling length and width have great influence on the meshing stiffness of gears，and the spalling length will affect the change area of meshing stiffness of gears. Through the fatigue pitting test，it shows that the reduction of gear meshing stiffness makes the gear vibration impact response increase.
关键词
斜齿轮点蚀时变啮合刚度有限元法
Keywords
Helical gearPittingTime varying meshing stiffnessFinite element method
references
陈勇，臧立彬，巨东英，等.高强度汽车齿轮表面强化技术的研究现状和发展趋势［J］.中国表面工程，2017，30（1）：1-15.
CHEN Yong，ZANG Libin，JU Dongying，et al.Research status and development trend of high strength automotive gear surface strengthening technology［J］.China Surface Engineering，2017，30（1）：1-15.
HEDLUND J，LEHTOVAARA A.A parameterized numerical model for the evaluation of gear mesh stiffness variation of a helical gear pair［J］.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Part C：Journal of Mechanical Engineering Science，2008，222（C7）：1321-1327.
安春雷，韩振南.点蚀与剥落对齿轮扭转啮合刚度影响的分析［J］.振动、测试与诊断，2008，28（4）：354-357.
AN Chunlei，HAN Zhennan.Analysis of the influence of pitting and spalling on the torsional meshing stiffness of gears［J］.Journal of Vibration，Measurement & Diagnosis，2008，28（4）：354-357.
唐进元，蒲太平.基于有限元法的螺旋锥齿轮啮合刚度计算［J］.机械工程学报，2011，47（11）：23-29.
TANG Jinyuan，PU Taiping.Spiral bevel gear meshing stiffness calculations based on the finite element method［J］.Journal of Mechanical Engineering，2011，47（11）：23-29.
邵毅敏，王新龙，刘静，等.基于边缘接触时变刚度的轮齿表面剥落动力学模型与响应特征［J］.振动与冲击，2014，33（15）：8-14.
SHAO Yimin，WANG Xinlong，LIU Jing，et al.Time-varying stiffness model and dynamic response characteristics of gears with tooth surface spalling and edge contact［J］.Journal of Vibration and Shock，2014，33（15）：8-14.
赵树滨，洪荣晶，陈捷，等.势能法计算剥落故障齿轮时变啮合刚度［J］.机械设计与制造，2014（10）：171-173.
ZHAO Shubin，HONG Rongjing，CHEN Jie，et al.Spalling on time-varying mesh stiffness calculation based on potential energy method［J］.Machinery Design & Manufacture，2014（10）：171-173.
CHANG L，LIU G，WU L.A robust model for determining the mesh stiffness of cylindrical gears［J］.Mechanism & Machine Theory，2015，87：93-114.
FENG M，MA H，LI Z，et al.An improved analytical method for calculating time-varying mesh stiffness of helical gears［J］.Meccanica，2018，53（4）：1131-1145.
RAMDAN R D，SETIAWAN R，SASMITA F，et al.Determination on damage mechanism of the planet gear of heavy vehicle final drive［J］.IOP Conference Series：Materials Science and Engineering，2018，307（1）：012055.
张慧玲.基于改进能量法的行星齿轮时变啮合刚度求解［J］.机械传动，2018，42（8）：91-97.
ZHANG Huiling.Time-varying mesh stiffness calculation of planetary gear based on improved energy method［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（8）：91-97.
林腾蛟，郭松龄，赵子瑞，等.裂纹故障对斜齿轮时变啮合刚度及振动响应的影响分析［J］.振动与冲击，2019，38（16）：29-36.
LIN Tengjiao，GUO Songling，ZHAO Zirui，et al.Influence of crack faults on time-varying mesh stiffness and vibration response of helical gears［J］.Journal of Vibration and Shock，2019，38（16）：29-36.
吴家腾，杨宇，程军圣.基于参数反求的齿轮裂纹时变啮合刚度计算方法［J］.中国机械工程，2019，30（24）：2916-2924.
WU Jiateng，YANG Yu，CHENG Junsheng.A Time-varying Mesh stiffness calculation method for cracked gears based on parameter inverse technique［J］.China Mechanical Engineering，2019，30（24）：2916-2924.
涂旭欣，简晓春，吴胜利.剥落形状对齿轮啮合刚度及动力学特性的影响［J］.机械传动，2020，44（7）：10-18.
TU Xuxin，JIAN Xiaochun，WU Shengli.Effect of spalling shape on meshing stiffness and dynamics characteristic of gear［J］.Journal of Mechanical Transmission，2020，44（7）：10-18.
FAKHER C，TAHAR F，MOHAMED H.Analytical modelling of spur gear tooth crack and influence on gear mesh stiffness［J］.European Journal of Mechanics A/Solids，2008，28（3）：461-468.
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