分阶式双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮的性能对比分析

摘要

分阶式双渐开线齿轮是在综合渐开线齿轮和分阶式双圆弧齿轮等研究成果的基础上提出的一种新型齿轮，由我的导师张光辉教授于1991年首先提出。所谓分阶式双渐开线齿轮，是指轮齿齿廓由一段过渡曲线连接两段相错的渐开线而成，齿顶与齿根渐开线呈阶梯式布置。张光辉教授认为：分阶式双渐开线齿轮具有良好的工艺性能、弯曲强度和接触强度高、最少齿数小等优点。 本文应用三维有限元分析法对相同设计参数的渐开线齿轮和双渐开线齿轮进行了弯曲强度和接触强度的对比分析研究，结果表明：双渐开线齿轮的弯曲强度与普通渐开线齿轮相比有所提高；在节点附近啮合时双渐开线齿轮的接触强度低于渐开线齿轮，全齿宽啮合时接触强度与渐开线齿轮相比没有明显降低，甚至要优于渐开线齿轮。 同时，用有限元的方法着重分析了齿厚修正系数和齿腰过渡曲线高度系数这两个阶梯参数对双渐开线齿轮弯曲强度和接触强度的影响情况，结果表明：齿厚修正系数主要影响双渐开线齿轮的弯曲强度，对接触强度的影响不大；齿腰过渡曲线高度系数主要影响双渐开线齿轮的接触强度，特别是节点附近啮合时的接触强度，对节点附近啮合时的弯曲强度也有一定的影响。 在电封闭功率流齿轮运转试验台上对双渐开线齿轮进行了一般性能试验，结果表明：双渐开线齿轮减速器运转平稳，温升和噪声正常，性能可靠稳定，具有良好的应用前景。 同时，对普通渐开线齿轮和双渐开线齿轮进行了同参数、同工况下的性能对比试验研究，结果表明：双渐开线齿轮效率、温升、噪音等性能指标与渐开线齿轮基本相同，在某些时候甚至要优于普通渐开线齿轮。