大齿数裂纹直齿轮时变啮合刚度算法研究

简介

针对齿数大于41的直齿轮,基于切齿几何和齿轮啮合原理,明确渐开线齿廓起点和渐开线与基圆交点的区别,引入过渡曲线参数方程,对基于能量法的时变啮合刚度计算公式进行改进,全面建立了不同裂纹水平的故障轮齿模型。在此基础上,以斜线作为有效齿厚削减限制线,使得裂纹轮齿模型更严格、考虑因素更全面。参考有限元法计算结果,分别讨论了模型修正、裂纹程度、有效齿厚削减限制线具体形式等因素对时变啮合刚度的影响。计算结果表明,未修正轮齿模型会导致大齿数裂纹齿轮时变啮合刚度计算结果偏小;啮合刚度降低程度随裂纹水平的增大而不断增加。根据裂纹水平给出了有效齿厚削减限制线的建模建议当裂纹水平较低时,有效齿厚削减限制线宜采用直线;当裂纹水平较高时,采用直线会产生较大误差;采用斜线不仅便于计算,同时能够满足计算精度需求,具有更强的实用性。