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随着现代科技的发展,要求齿轮的传动性能不断提高,常用的标准渐开线齿轮越来越难以满足实际生产的要求。为了提高齿轮传动系统的综合承载能力,降低噪音和振动,适应新的生产实践要求,改善齿轮传动的性能,设计并制造出承载能力高、重量轻的齿轮传动机构就显得很有必要。因此双压力角非对称齿廓渐开线齿轮的传动设计的研究显得十分重要。本文采用了主动设计的思想来设计齿轮,摆脱了各种限制,使齿轮设计更能满足各种用户及性能要求,且分析探讨了齿根弯曲应力,具体研究内容如下:
(1)提出了齿轮主动设计思想,阐述了主动设计的理论,运用齿轮主动设计的思想设计了双压力角非对称齿轮齿形,推导了主动设计齿轮齿廓设计公式,各齿廓参数的几何关系,非对称渐开线齿轮齿廓坐标方程,轮齿任意圆周上的弧齿厚计算公式等。利用MATLAB编制生成了非对称齿廓渐开线齿轮和对称齿廓渐开线齿轮齿形的程序,以便于对齿轮建模;
(2)创建了非对称渐开线齿轮三维实体模型,并且实现了齿轮的自动化生成,改变齿轮的基本参数即可得到用户需求的的齿轮模型,同时利用主动设计的理论实现了少齿数齿轮的建模过程;
(3)运用ANSYS与Pro/E的数据接口,将在Pro/E中建立的模型精确地导入到ANSYS中,为齿轮的强度分析奠定了基础;
(4)利用ANSYS的有限元分析功能,对非对称渐开线齿轮进行应力、变形的计算及分析研究,探讨非对称渐开线齿轮的各种参数对其齿根弯曲应力及变形的影响,并且研究了各个相关参数变化对齿根弯曲应力应变的影响的变化趋势曲线,可为齿轮设计提供参考;
(5)对带有齿轮轴的单个非对称齿轮和一对相互啮合齿轮进行了分析与研究,与实际应用情况联系更加紧密;此外还对齿根过渡曲线进行了优化计算,探讨了齿根过渡曲线对齿轮齿根弯曲应力的影响程度。