多齿啮合轮系复杂力学行为下的有限元仿真方法研究

摘要

星轮传动减速器核心传动单元为少齿差多齿啮合轮系,涉及齿轮多齿弹性接触啮合、轴孔接触、曲轴旋转等传动关系,齿轮运动存在定轴转动和复合转动(自转与平动),力学、运动学关系较为复杂,在强度、形变等计算上无相关理论。为了获取齿轮接触强度和弯曲强度,基于力学理论与计算力学仿真方法,在满足工程计算精度要求前提下,探索了多齿啮合轮系复杂力学行为下的有限元物理模型的简化方法,以及曲轴和轴承的简化、轮齿网格划分、接触收敛等仿真问题的处理方法,并以实例展示了仿真过程。结果表明,星轮传动案例存在多齿接触弹性啮合现象,且接触齿对数符合预期,仿真求得轮齿的齿面接触应力和齿根弯曲应力均满足设计要求,表明了仿真方法的正确性。其仿真技术对星轮传动的强度计算、改进设计具有重要的指导意义。