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细高齿齿形优化设计及有限元强度分析

作　者: 赵富强
导　师: 王铁
学　校: 太原理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 细高齿重合度模糊优化骨架装配有限元分析
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

当前,设计高强度、低噪声的齿轮是国内外齿轮传动技术的主要发展趋势。近年来,国内外汽车变速器厂为了降低齿轮噪声、提高齿轮强度而提出采用“细高齿”齿轮,并对其进行研究与应用。细高齿齿轮是采用小模数、小压力角、大齿顶高来加大端面重合度,达到提高齿轮强度、降低噪声的目的。为了获得细高齿齿形,本文采用模糊优化设计方法,以重合度最优为设计目标,在模数、压力角、齿数一定的前提下,较充分地考虑了约束条件的模糊性,在满足齿根不根切、齿轮啮合不干涉、齿顶不变尖等约束条件下,对齿顶高系数和变位系数进行了优化,较好地增加了重合度值,满足了设计要求,优化了细高齿齿轮的性能。为获得细高齿齿轮传动的精确模型,本文采用了变量化建模和骨架模型装配技术的设计方法;并以齿厚为分析对象,对模型的精确性进行了讨论。该方法可以实现任意瞬态的齿轮无干涉装配,较好地建立了满足有限元分析所需的精确模型。采用MSC有限元软件,在啮合应力最大的条件下,对细高齿齿轮进行瞬态啮合应力有限元分析方法的研究;在计算中,提出一种新的齿轮分析边界约束方法,并对计算结果的合理性进行了分析。采用Pro/E_AAX实体建模技术建立TYXG-12T变速器后,以二、四档齿轮为例,对变速器齿轮进行优化分析:比较了优化前后的设计齿形、齿根弯曲强度、齿轮接触强度,结果表明优化后的齿轮提高了重合度,并使齿形变细长;齿面接触强度比原设计提高约21%;齿根弯曲强度提高约7%。此外,运用MASTA软件,在不同精度等级下,对优化后的细高齿齿轮进行了接触和弯曲疲劳强度分析,该齿轮副在7级精度下达到很长寿命。

细高齿齿形优化设计及有限元强度分析

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