齿轮在机械设备中的咬合情态分析_机械设备,齿轮

齿轮在机械设备中的咬合情态分析

关键词:
机械设备,齿轮
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2013-03-26
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资料简介
　　动力学条件换档过程中，内、外齿轮的碰撞分析如下：在齿轮动态啮合时，折算到内、外齿轮上的转动惯量很大。如果待啮合的内、外齿轮之间存在着转速差，则啮合时将会发生碰撞、冲击，甚至使接触齿打坏。我们以轮齿许用破坏强度为依据，求解内、外齿轮安全啮合的动力学条件。
　　
　　根据机械零件6（濮良贵主编，1989年第5版）齿轮强度计算公式知：齿根弯曲疲劳强度计算公式2F=2KFTFYFaYSaUdm3z2F[RF]（4）齿面接触疲劳强度计算公式2H=2KHTHUd3u1uZHZEF[RH]（5）式中，T轮齿传递转矩（Nmm）；k载荷系数；YFa齿形系数；YSa应力校正系数；Ud齿宽系数；m齿轮模数（mm）；Z齿轮齿数；d齿轮节圆直径（mm）；u传动比；ZH区域系数；ZE弹性影响系数；2F齿轮弯曲疲劳强度（MPa）；2H齿轮接触疲劳强度（MPa）；[2F]齿轮许用弯曲疲劳强度（MPa）；[2H]齿轮许用接触疲劳强度（MPa）。依上述公式计算出动力学要求的换档条件。
　　
　　在啮合的瞬间，齿轮所受的冲击力远大于所受的其它力，因而认为齿轮仅受冲击力。碰撞时，由于外齿轮与轮边减速箱、车轮等刚性连接，惯性大，运动状态很难改变，在碰撞短时间里，该部分保持匀速X0运动。角速度为X0的外齿轮与角速度为Xn的内齿轮进行啮合、发生碰撞，碰撞后内、外齿轮一同转动，角速度为X0。根据动量矩定理，对内齿轮进行分析得：M=I折óXn-X0t1（3）式中，M为碰撞力矩（Nm）；I折指由传动过程中所涉及的各旋转零件折算到内齿轮上的转动惯量（kgm2）；Xn为内齿轮碰撞前的角速度（radPs）；X0为外齿轮碰撞前的角速度（radPs），也是碰撞后的内、外齿轮共同运动的角速度；t1为碰撞时间（s），估算t1为0.005s.
　　
　　运动学条件当内、外齿轮满足几何学、动力学条件时，可顺利、安全插齿，但检测运动参数和换档动作并不是同时进行的，还需要经过换档反应时间t2才能插齿。换档反应时间t2是指从内、外齿轮达到换档条件时起，经过传感器、控制器反应时间，到驱动装置使内、外齿轮刚刚接触时所经历的时间，经验估算t2为1.5s.因此，我们要保证经过t2时间后满足换档几何学、动力学。
　　
　　设换档开始时内、外齿轮的相位差为$<，因有$X和$E的存在，t2时间后内、外齿轮的相位差变为$<0，$<0必须在$<min$<max之间，才能顺利插齿换档。换档条件的确定综合式7、式8，顺利换档条件为：0.024<$<01.5$X11125E<01147$X115EF010977对上述得到的换档条件，我们做了模拟试验，试验证实该换档条件是可行的。因为实验室和现场应用的条件有一定的差距，在实际应用中，还要根据现场的情况，修正换档条件，加强系统的安全性。

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