小口径钻具减速器非对称齿轮接触强度分析

简介

小口径减速涡轮钻具在地质钻探领域应用非常广泛,但由于涡轮钻具的径向尺寸严格受限,且减速器部件要求输出的转矩较高,所以,优化减速器齿轮的齿形结构以提升其接触强度具有重要的工程意义。以?127 mm涡轮钻具减速器中的太阳轮和行星轮为研究对象,基于赫兹接触理论,得到压力角、曲率半径是影响齿轮接触应力的重要参数;深入研究了不同工作侧压力角下,非对称齿轮的接触应力变化规律。结合有限元分析,得到了齿轮副在不同参数下的接触应力分布,并对非对称齿轮进行压力角优化。研究结果表明,增大工作侧压力角能够增大接触曲率半径,从而降低齿轮的接触应力;随着齿轮工作侧压力角的增大,齿轮的接触应力降低了23%,输出转矩提高了40%;该型号减速器非对称齿轮的工作侧压力角宜在20°~30°范围内选择。