【机械类毕业论文中英文对照文献翻译】余弦齿轮传动的传动特性分析
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：77687651
类型：共享资源
大小：792.84KB
格式：RAR
上传时间：2020-05-07
上传人：柒哥
认证信息
个人认证
杨**（实名认证）
湖南
IP属地：湖南
6
积分
- 关 键 词：
-
机械类毕业论文中英文对照文献翻译
机械类
毕业论文
中英文
对照
文献
翻译
余弦
齿轮
传动
特性
分析
- 资源描述：
-
【机械类毕业论文中英文对照文献翻译】余弦齿轮传动的传动特性分析,机械类毕业论文中英文对照文献翻译,机械类,毕业论文,中英文,对照,文献,翻译,余弦,齿轮,传动,特性,分析
- 内容简介：
-
余弦齿轮传动的传动特性分析摘要：本文将基于数学模型分析一种的新型余弦齿轮传动的几个特性，比如重合度、滑动系数、接触应力和弯曲应力等。同时还与渐开线齿轮传动的这些特性进行了对比研究。分析了一些设计参数对传动的影响，包括轮齿的数目、压力角、接触应力及弯曲应力等。并且验证了以下结论：余弦齿轮传动的重合度大约为1.2到1.3左右，与渐开线齿轮传动相比缩减了20%；余弦齿轮传动的滑动系数小于渐开线齿轮传动；余弦齿轮传动的接触应力和弯曲应力比渐开线齿轮传动低；随着轮齿数目的增加以及压力角的增大，其接触应力和弯曲应力会逐渐降低。关键词：齿轮传动 余弦齿形 重合度 滑动系数 应力引言目前，在齿轮的设计中，渐开线齿轮、圆形齿轮及摆线针轮行星传动这三种类型被广泛应用。由于其不同的优缺点，它们被应用于各种不同的场合。随着计算机数字控制技术（数控）的发展，大量文献提出了有关齿轮成形的结构和方法等方面的研究报告。ARIGA等人2利用一种结合了圆弧和渐开线的齿轮铣刀制造出新型的“维尔德哈贝尔-诺维科夫”齿轮。这种特殊的齿形可以解决常规W-N齿轮对中心距变化敏感的问题。TSAY等人3研究了一种由渐开线及圆弧够成的螺旋齿轮，这种齿轮在任何时刻的齿面接触都是一个点而不是一条直线。KOMORI等4开发了一种逻辑齿轮，其在各接触点的相对曲率为零。这种齿轮与渐开线齿轮相比具有更高的耐久性和强度。ZHAO等人5提出了微线段齿轮的生成过程。ZHANG等人6提出了双渐开线曲线的概念，这是一种联系在一起的过度曲线，并最终形成阶梯形的齿牙。LUO等人7提出了余弦齿轮传动，它采用了余弦曲线的零线作为分度圆，余弦曲线的波长作为齿间距，而齿顶高就是余弦曲线的振幅。如图.1所示，在分度圆附近或以上的区域即齿顶高部分，余弦齿轮的齿廓与渐开线齿轮非常接近。但在齿根区域，余弦齿轮的齿厚比渐开线齿轮的齿厚更大。在数学模型中，基于齿轮啮合理论，很多方程式包括余弦齿轮齿廓方程、共轭齿廓方程及运动路线方程等都已建立。同时还建立了余弦齿轮的实体模型，并对齿轮传动的啮合进行了仿真分析8。这项工作的目的就是在于分析余弦齿轮传动的特性。接下来的文章将分为三节。第一节，主要是对余弦齿轮传动数学模型的介绍。第二节，主要对余弦齿轮传动的几个特性进行了分析，包括重合度、滑动系数、接触应力及弯曲应力等。并与渐开线齿轮传动的这些特性进行了对比研究。分析一些设计参数对齿轮传动的影响，包括轮齿的数目、压力角、接触应力及弯曲应力等。最后将在第三节对研究进行总结。图.1 余弦齿轮与渐开线齿轮1 余弦齿轮传动的数学模型根据参考文献8，余弦齿廓、共轭齿廓及运动路线方程可以表示成如下方程式x1=mZ12+hcos(Z1)siny1=mZ12+hcos(Z1)cos (1)x2=mZ12+hcosZ1sin-1+1i1+asin1iy2=mZ12+hcosZ1cos-1+1i1-asin1i (2)x=mZ12+hcosZ1sin-1y=mZ12+hcosZ1cos-1-mZ12 (3)式中：m和Z1 代表模量和齿数，h、I 和 a 分别表示齿顶高、重合度和中心距，是相对于1O1,x1,y1 坐标系的旋转角如图.2所示，是余弦曲线上任意点处的切线与x1 轴的交角，1是齿轮1的旋转角，可以通过如下公式得到1=arcsinmZ12+hcosZ1sin+mZ12-=arctan-mZ12+hcosZ1tan-hZ1sinZ1mZ12+hcosZ1-hZ1tansinZ1图.2 余弦齿轮传动的原理2 余弦齿轮传动的特性基于数学模型，分析余弦齿轮传动的三个重要特性：重合度、滑动系数和应力。包括将这些特性与渐开线齿轮传动进行对比研究。2.1 重合度重合度可以表示一对齿轮在啮合时的平均轮齿对数，其定义为一对轮齿从刚开始啮合到分离时齿轮所旋转的角度9。如图.3所示，余弦齿轮的重合度可以如下表示：=e-f2Z1 (4)式中：e 和 f 分别表示当x=xe及x=xf 时的旋转角1，它们可以通过公式(3)计算得到。图.3 余弦齿轮传动的重合度通过使用数学软件Matlab，列举了三个例子如数表1所示。同时在表1中还列出了渐开线齿轮传动的参数，以方便进行对比。根据表1可知，余弦齿轮传动的重合度为1.2到1.3左右，这比渐开线齿轮传动的重合度缩减了20%。根据参考文献10-11，在齿轮泵的应用中，齿轮的重合度约为1.1到1.3，因此，余弦齿轮传动可以应用于齿轮泵领域。表1 余弦齿轮传动的重合度齿数齿数模量余弦齿轮传动渐开线齿轮传动Z1Z2mmm153231.2641.575174031.2431.614216031.2401.6772.2 滑动系数滑动系数是指齿轮在一个啮合周期的滑移量。由于摩擦变小，较低的滑动系数将会有更大的动力传动效率。滑动系数被定义为其滑动弧长的比例相当于平面啮合时的弧长比例。滑动系数U1和U2可以由如下公式表示12：U1=1-r2-Lr1+Li21U2=1-r1+Lr2-Li12 (5)式中：r1和r2分别表示两齿轮分度圆的半径； L表示点H在P，x，y坐标系的纵坐标； H是接触点法线与O1O2 线的交点，如图.4所示。图.4 余弦齿轮传动的相当滑动i12=1i21=r2r1 因此，直线PH的斜率k可以由如下公式表示k=-dxdy (6)带入公式（3）代人公式（6）可得：k=mZ12+hcosZ11-1cos-1-AmZ12+hcosZ11-1sin-1+B (7)式中：1 和 分别是 1 和 与 的差，可以表示成如下公式:1=mZ12+hcosZ11+cos+-Cm2Z12-mZ12+hcosZ12sin2+-=D+EmZ12+hcosZ1-hZ1tansinZ12+hZ12mZ12+hcosZ1sinZ1+tan2cosZ1mZ12+hcosZ1-hZ1tansinZ12式中：A=hZ1sin-1sinZ1 B=hZ1cos-1sinZ1 C=2hZ1sinZ1sin+ D=-mZ12+hcosZ1sec2-2h2Z12sin2Z1sec2 E=h2Z13tansin2Z1-sinZ1cosZ1 因此，点H在坐标系P，x，y上的纵坐标可以表示为：L=-kx0+y0 (8)式中：（x0，y0）表示接触点在坐标系P，x，y上的坐标。将公式（3）和公式（7）代人公式（8）可得：L=F-GmZ12+hcosZ11-1sin-1+hZ1cos-1sinZ1+12mZ1+hcosZ1cos-1-12mZ1 (9)式中： G=mZ12+hcosZ121-1sin-1cos-1 F=hZ1mZ12+hcosZ1sin2-1sinZ1而rk1 ，rk2 和 可以由下列公式得到：rk1=mZ12+hcosZ1rk2=rk12+a2-2rk1acos将 和公式（9）代人公式（5）就可得到滑动系数。这种齿轮被设计成模数m=3 mm，齿数Z1=35，传动比i=2 。渐开线齿轮的压力角为200，余弦齿轮的压力角为220。根据公式（5）-（9），建立余弦齿轮传动的主动轮及从动轮的滑动系数曲线图，如图.5所示。同时，为了方便进行对比，在图.5上还画出了渐开线齿轮传动的滑动系数13。根据图.5可知余弦齿轮传动的滑动系数小于渐开线齿轮传动，这可以帮助改善其传动性能。(a) 主动轮(b) 从动轮图.5 余弦齿轮传动的滑动系数2.3 接触应力和弯曲应力一般情况下，组成一个有限元模型的有限单元越多，其分析的结果越精确。然而，整个齿轮传动的有限元模型是首选地，特别是考虑到计算机的内存限制和节约计算时间的需要。本文建立了余弦齿轮传动的三种接触齿形的有限元模型。其中两个模型是基于真实的齿轮几乎尺寸，使用Pro/E软件建立齿轮的齿形，并输出IGES格式文件 ，然后输入ANSYS软件进行应力分析。使用下列设计参数对余弦齿轮传动进行数值计算：Z1=25，Z2=40，m=3 mm，=220 ，宽度b=75 mm。基于力学性能的弹性模量E=210 Gpa。泊松比=0.29。扭矩为98790 Nmm。每个模型的两面应尽量的远，圆角的选择应足以适用沿边界的刚性约束。选择轮齿下面足够大的部分作为固定边界。网状区域使用平面-82单元。有限元模型如图.6所示，共有3373个单元和10053个节点。考虑了有关接触的两个问题：微小滑动和无摩擦。图.7展示了冯-米塞斯应力的等高线图。计算结果在填入表2。图.6 有限元分析的应用模型图.7 余弦齿轮传动的应力分布（MPa）表2 最大弯曲应力和接触应力 MPa齿轮接触应力弯曲应力弯曲应力c（张力）bt（压力）bc余弦齿轮498.9886.0495.59渐开线齿轮641.58115.24134.00 图.8 为在相同参数下的渐开线齿轮传动的应力分布图，为了方便进行对比。在轮齿圆角接触面获得的弯曲应力视为拉伸应力，而在轮齿背面的视为压缩应力。图.8 渐开线齿轮传动的应力分布（MPa）从获得的数值结果中可以得到以下结论：与渐开线齿轮相比，改成余弦后期最大接触应力减速了约22.23%；余弦齿轮弯曲应力中的拉伸应力比渐开线齿轮减少了25.34%，而压缩应力比渐开线齿轮减少了28.67%；余弦齿轮在应用中允许减少其接触和弯曲应力。2.4 设计参数对应力的影响用两个例子，在有限元模型的基础上对设计参数的影响进行说明，设计参数包括轮齿数目、压力角、接触和弯曲应力等例子1：齿轮的压力角=220，在分度圆上，模量m=3 mm，宽b=75 mm。其他主要参数在表.3中显示表3 齿轮的主要设计参数（例子1）序号齿数 Z1传动比 i1201.62251.63301.6使用上述材料参数，通过ANSYS软件同时对三组余弦齿轮的接触和弯曲应力进行分析。结果如图.9，图.7及图.10所示，接触与弯曲应力的数值如表4所示。根据表4可知随着轮齿数目的增加，接触应力和弯曲应力会逐渐减小。此例子中，当齿数Z1=20时，其接触应力、拉伸和压缩弯曲应力分别为569.76MPa、117.51MPa和124.98MPa，当齿数Z1=30时，它们分别为410.61MPa、64.52MPa和74.41MPa。图.9 余弦齿轮传动的应力分析（Z1=20）(MPa)图.10 余弦齿轮传动的应力分布（Z1=30）(MPa)表4 余弦齿轮在不同齿数下的应力 MPa齿数接触应力弯曲应力弯曲应力Z1c（拉伸）bt（压缩）bc20569.76117.51124.9825498.9886.0495.5930410.6164.5274.41 例子2：齿轮的模量m=3 mm，齿数Z1=25，宽b=75 mm。其他主要参数如表5所示。表5 齿轮的主要计算参数（例子2）序号压力角 /(0)传动比 i1221.62231.63241.6使用上述材料参数，通过ANSYS软件对其接触应力和弯曲应力进行分析。结果如图.7、图.11和图.12所示，接触应力和弯曲应力的数值如表6所示。图.11 余弦齿轮传动的应力分析（=230）（MPa）图.12 余弦齿轮传动的应力分布（=240）（MPa）表6 不同压力角下余弦齿轮的应力压力角接触应力弯曲应力弯曲应力/(0)c（拉伸）bt（压缩）bc22498.9886.0495.5923448.9680.8991.0224395.4371.8186.32根据表6，接触应力和弯曲应力的大小随着压力角的增大而减小。此例子中，当压力角=220时，其接触应力、拉伸和压缩弯曲应力分布为498.98MPa、86.04MPa和95.59MPa，当压力角=240时，它们分别为395.43MPa、71.84MPa和86.32MPa。3 总结研究了一种新型的齿轮传动余弦齿轮传动。这种齿轮以余弦曲线作为齿廓。基于数学模型对余弦齿轮的特性进行了研究，包括重合度、滑动系数和应力。分析了设计参数的影响，包括轮齿数目、分度圆上的压力角及应力等。研究所得到的结果得出了以下结论。（1）根据表1，余弦齿轮传动的重合度约为1.2到1.3，比渐开线齿轮传动缩减了20%。（2）根据图.5 余弦齿轮传动的滑动系数略低于渐开线齿轮传动。（3）余弦齿轮传动的接触和弯曲应力比渐开线齿轮传动低。研究显示，在第2节所给出的参数下，余弦齿轮传动的最大接触应力与渐开线齿轮传动相比减小了22.23%，其压缩弯曲应力与渐开线齿轮传动相比减小了28.67%。（4）根据有限元模型例子可得，接触应力和弯曲应力都随着齿数和压力角的增大而减小。（5）余弦齿轮传动是一种新型的齿轮传动，因此，其他的一些特性，如检测、对中心距变化的敏感度以及其制造过程等都应在将来进行仔细的研究分。维普资讯 CHI NES E J OI R NAL OF M EC HANI CAL E NGD ERI NG 9 5 f ： a r c s in m Z , 2 + h c o s ( Z ,O ) s in ( O + f1 ) 一 l m z 2 一 I Z 一 m Z , 2 h c o s ( Z I O ) t a n O s i n ( Z fl I + 卜 ) Fi g 2 P r i n c i p l e o f t h e c o s i n e g e a r d r i v e 2 CHARACTERI S TI CS oF THE CoS I NE GEAR DRI VE Ba s e d o n t h e ma t h e ma t i c a l mo d e l o f t h e c o s i n e g e a r d r i v e ， t h r e e c h a r a c t e ri s t i c s ， c o n t a c t r a t i o ， s l i d i n g c o e ffic i e n t ， a n d s t r e s s e s ， a r e an a l y z e d I n a d d i t i o n ，a l l t h e s e c h ara c t e r i s t i c s ar e c o mp a r e d wi t h tho s e o f t h e i n v o l u t e g e ars 2 1 Cont a e t r a t i o Th e c o n tac t r a t i o c o u l d b e c o n s i d e r e d a s a n i n d i c a t i o n o f a v e r a g e t e e t h - p a i r s i n m e s h o f a g e ar- p a i r an d n a t u r a l l y i s o u g h t t o b e d e ftn e d a c c o r d i n g t o the r o tati o n an g l e o f a g e ar f r o m g e ar i n t o g e ar- o u t o f a p a i r o f t e e t h t As s h o wn i n F i g 3 t h e c o n tac t r a t i o o f t h e c o s i n e g e ar C an b e e x p r e s s e d as f o l l o ws = ( 4 ) Z wh e r e and are the v a l u e s o f r o t a t i o n an g l e仍 a s =x e and = X 5 r e s p e c t i v e l y , w h i c h c a n b e c a l c u l a t e d b y E q ( 3 ) 争 j F i g 3 Co n t a c t r a t i o o f t h e c o s i n e g e ar d r i v e Tl l r e e e x a mp l e s a s s h o wn i n T ， l b 1 e 1 h a v e b e e n c a r r i e d o u t b y u s i n g p r o g r a m Ma t l a b T h e c o n tac t r a t i o s o f the i n v o l u t e g e ar d r i v e s wi t h t h e s a me p aram e t e r s are a l s o s h o wn i n T ， L b 1 e 1 f o rthe p u r p o s e o fc o mp a r i s o n Ac c o r d ing t o 1 la b l e 1 the c o n tac t r a ti o o f t h e c o s ine g e ar d r i v e i S a b o u t 1 2 t o 1 3 wh i c h i S a b o u t 2 0 1 e s s t h a n t h a t o f the i n v o l u t e g e ar d r iv e Ac c o r d in g t o R e f s 1 O l 1 ， the c o n t a c t r a t i o o fg e a r s a p p l i e d i n g e ar p u mp i S a b o u t 1 1 t o 1 - 3 t h e r e f o r e 。s u c h c o s i n e g e ar d r i v e C an b e a p p l i e d i n the fie l d o f g e ar pumP Ta b l e 1 Co n t a c t r a t i o o f c o s i n e g e a r d r i v e 2 2 S l i d i n g c o e ffi c i e n t S l i d i n g c o e ffic i e n t i S a me a s u r e o f the s l i d i n g a c t i o n d u r i n g the me s h i n g c y c l e A 1 o we r c o e ffi c i e n t wi l 1 h a v e g r e a t e r p o we r tran s mi s s i o n e f nc i e n c y b e c a u s e o f the 1 e s s f r i c ti o n Th e s l i d i n g c o e ffl c i e n t i S d e fin e d a s t h e l i mi t o f the r a t i o o f the s l i d ing arC l e n g t h t o t h e c o r r e s p o n d ing arC l e n g t h in p l an e me s h i n g Th e s l i d i n g c o e mc i e n t s Ua n d U C an b e e x p r e s s e d as f o l l o ws L ( 5 ) wh e r e and d e n o t e the rad i u s o f t h e p i t c h c i r c l e ， r e s p e c ti v e l y， L r e p r e s e n t sthev e r t i c a l c o o r d i n a t e o f p o intH in c o o r d i n a t e s y s t e m 三 ，x ， ， H i s the int e r s e c ti o n p o int o f the n o r ma l l ine o f the c o n tac t p o int an dthel ine 02， as s h o wnin Fi g 4 F i g 4 Re l a t i v e s l i d i n g o f t h e c o s i n e g e a r d r i v e ( i l 2 =1 2 l =r 2 ) T h e r e f o r e ， s l o p e k o f t h e s t r a i g h t l ine P H C an b e e x p r e s s e d a s f o l l o ws 一 ( 6 ) d1 ， S u b s t i t u t i n g E q ( 3 ) i n t o E q ( 6 ) g i v e s 型 一 一 一 = = 维普资讯 9 6 W A NG J i a n，e t a l ： An a l y s i s o f t r a n s mi s s i o n c h a r a c t e r i s ti c s o f c o s in e g e a r d ri v e k= ( 7 ) w h e r e and p a r e t h e d i ff e r e n ti a l c o e ff i c i e n t s o f and p t o0， r e s p e c ti v e l y , wh i c h c a n b e e x p r e s s e d a s = 一 D+E 孚 ) t in ( ) w h e r e A=h Z , s i n ( O一 o , ) s i n ( Z l 0 ) B：h Z l c o s ( 0 一 1 ) s i n ( Z l 0 ) C：2 h Z l s i n ( Z l 0 ) s i n ( 0+ ) 。 =一Z+ h c o s (z ) ls e c 2 0 - 2 h 2Z ,2 s in 2 (z ) s ec E = h 2 Z , ta n O I s i n ( z l ) 一 s in ( Z l0 ) c o ( Z l ) l T h e r e f o r e ， t h e v e r t i c a l c o o r d i n a t e o f the p o i n t H i n c o o r d i n a t e s y s t e m 2 7 ， ， Y ) c a n b e e x p r e s s e d a s f o l l o ws L=一 +Y 0 ( 8 ) wh e r e( x 0 ， Y 0 ， )d e n o t e s the c o o r d i n a t e o f the c o n t a c t p o i n t i n c o o r d i n a t e s y s t e m 27 ， ， y ) S u b s ti t u t i n g E q ( 3 ) and E q ( 7 ) i n t o E q ( 8 ) g i v e s G + ， F 一 + h coscz c。 sc 一 一 z wh e r e G_ 孚 0 s(z in( 1)c0s( ) z 0 s ( z z Gi v e nr k x ， r k 2 an d 0 c an b eo b t a i n e df r o m f l = m Z l 2 + h c o s ( Z l 0 ) 1 ： = ( 9 ) S u b s ti t u t i n g 0 and E q ( 9 ) int o E q ( 5 ) ， the s l i d i n g c o e ffic i e n t s c an b eo b tai n e d T h e g e ar s are d e s i g n e d t o h a v e a mo d u l e o f m= 3 n l n 1 a n u mb e r o f t e e th o f ZI =3 5 ，an d a t r an s mi s s i o n r a ti o o f i = 2 Th e p r e s s u r e an g l e o fme i n v o l u t e g e ar i s 2 0 。 wh i l e i t i s 2 2 。f o r the c o s i n e g e ar A c c o r d i n g t o E q s ( 5 ) 一 ( 9 ) ， a c o mp u t e r s i mu l a t i o n t o p l o t me g r a p h s o f s l i d i n g c o e ffic i e n t s for the d r i v i n g and me d r i v e n g e ars o f the c o s i n e g e ar d r i v e i s d e v e l o p e d a s s h o wn i n F i g 5 Th e s l i d ing c o e c i e n t s o f the i n v o l u t e g e ar d r i v e t ” are a l s o l i s t e d i n F i g 5 for me p u r p o s e o f c o mp a r i s o n Ac c o r d i n g t o F i g 5 me s l i d ing c o e ffic i e n t s o f me c o s i n e g e ar d r i v e i s s ma l l e r t h a n tha t o f me i n v o l u t e g e ar d r i v e wh i c h c an h e l p t o i mp r o v e the trans mi s s i o n p e r f o r manc e ( a ) D r i v i n g g e a r 1 O 2 1 O 3 1 O 4 1 O 5 l O 6 1 O 7 En g a g e d r a d i u s o f d r i v e n g e a r r k 2 ( b ) D r i v e ng e ar F i g 5 S l i d i n g c o e ffi c i e n t s o ft h e c o s i n e g e ar d r i v e l O 8 2 3 Co n t a c t a n d b e n d i ns t r e s s e s I n g e n e r a 1 a l 1 F EA mo d e l wi m a l arg e r n um b e r o f e l e me n t s for f i I l i t e e l e me n t s tr e s s an a l y s i s ma y l e a d t o m o r e a c c u r a t e r e s u l ts Ho we v er a l 1 F EA mo d e l o f me wh o l e g e ar d r i v e i s n o t p r e f e r r e d , e s p e c i a l l y c o n s i d e rin g t h e l i mi t o f c o mp u t e r me mo r i e s an d me n e ed for s a v i n g c o mp u tat i o n a l ti me Th i s P a D er e s t a b l i s h e s a l l F E A mo d e l o f t h r e e p a i r s o f c o n tac t t e e th for me c o s i n e g e a r d r i v e T wo m o d e l s o f c o n tac t ing t e e m b a s e d o n me r e a l g e o me t r y o f t h e p i n i o n an d me g e ar t e e th s u r f a c e s e r e a t ed in P r o 厄 n g i n e e r are e x p o r t e d a s a l 1 I GES fil e wh i c h i s me l l i mp o rte d i n t o t h e s o ft ware An s y s for s tr e s s an a l y s i s Th e n ume ri c a l c o mp u tati o n s h a v e b e e n p e rfo rm e d for me C O S i n e d r i v e wi th me fol l o wi n g d e s i gn p ara me t e r s ： Z1 =2 5 ， Z 2 = 4 0 。 m=3 m n ，a =2 2 。 ，a wi d th o f b =7 5 I T l I n T h e b a s i c me c h a n i c a l p r o p e rti e s are mo d u l u s o f e l a s t i c i t y E = 2 1 0 GP a an d P o i s s o n s r a t i o“ = O 2 9 Th e t o r q u e i s 9 8 7 9 0 N n l n 1 Two s i d e s o f e a c h mo d e l s u ffi c i e n t l yf a rfro m mefi l l e t are c h o s e nt oi u s t i f ymedg i d c o n s 仃a i n t s a p p l i ed a l o n g m e b o u n d a r i e s A l arg e e n o u g h p a r t o f me wh e e l b e l o w me t e e m i s c h o s e n for t h e fi x e d b o un d a r y Ar e as are me s h e d b y u s i n g p l an e 8 2 e l e me n t s Th e fi n i t e e l e m e n t mo d e l s are s h o wn i n F i g 6 an d m e r e are 3 3 7 3 e l e me n t s an d 1 0 0 5 3 n o d e s T wo o p tio n s r e l a t e d t o t h e c o n tac t p r o b l e m s m a l l s l i d i n g an d n o f r i c t i o n h a v e b e e n s e l e c t ed F i g 7 s h o ws me c o n t o ur p l o t o f Vo n M i s e s s tre s s Th e n um e r i c a l r e s u l t s are l i s t e d i nT a b l e 2 F i g 6 Mo d e l s a p p l i e d f o r fi n i t e e l e me n t a n a l y s i s _门 葛u u 1 号 8 I 。 壤u o u 眚 曩 一 O O O 加 加 葛u g 号 菪u l 。 壤 u o u暑 u 曩 一 维普资讯 CHI NES E J OURNAL OF M E CH A NI C AL ENGI NEE RI NG 9 7 4 9 8 9 7 8 F i g 7 S t r e s s d i s tr i b u t i o n o f t h e c o s i n e g e a r d r i v e ( MP a ) Ta bl e 2 M a mum be n di ng a n d c o nt a c t s tre s s e s【 P a Un d e r t h e s a me p a r a me t e r s ，s t r e s s d i s t r i b u t i o n o f a n i n v o l ute g e ar d r i v e s h o wn i n F i g 8 i s a l s o a n a l y z e d f o r the p u r p o s e o f c o mp a r i s o n T h e b e n din g s tre s s o b t a ine d in the fil l e t o f the c o n tac t i n g t o o th s i d e are c o n s i d e r e d a s t e n s i o n s tr e s s e s ， an d th o s e i n the fi l l e t o f the o p p o s i t e t o o th s i d e ar e c o ns i d e r e d a s c o mp r e s s I o n s t r e s s e s 3 2 1 1 0 8 0 1 9 7 l 6 O 3 9 4 2 4 05 9 l 3 2 0 7 8 8 4 0 09 8 4 4 81 1 8 l 5 61 3 7 8 6 41 5 7 5 F i g 8 S tr e s s d i s t r i b u t i o n o f the i n v o l u t e g e ar d r i v e ( MP a ) F r o m t h e o b tai n e d n u n l e r i c a l r e s u l t s ， the f o l l o wing c o n c l u s i o n s c an b e ma d e ：the ma x i mu m c o n tac t s tre s s o f t h e c o s i n e R e ar i s r e d u c e d b y a b o u t 2 2 2 3 in c o mp a r i s o n wi th the i n v o l u t e g e arTh e t e n s i o n b e n din g s tre s s o f th e c o s i n e g e ar i s 2 5 3 4 l e s s t h a n t h a t o f the i n v o l u t e g e ar, an d the c o mp r e s s i o n b e n din g s tre s s i s r e d u c e d b y a b o u t 2 8 6 7 i n c o mp a r i s o n wi th the i n v o l u t e g e arAn a p p l i c a t i o n o f a c o s i n e t o o th p r o fi l e a l l o ws r e d u c ing b o th ， c o n t a c t an d b e n d i n g s tre s s e s 2 4 I n flu e n c e s o f d e s i g n p a r a m e t e r s o n s t r e s s e s Ba s e d o n the fi n i t e e l e me n t mo d e l s ， t wo e x am p l e s are u s e d t o c l a r i f y the influ e n c e s o f d e s i g n p aram e t e r s i n c l u d i n g t h e n um b e r o f t e e t h an d t h e p r e s s u r e ang l e o n c o n tac t an d b e n d i n g s tre s s e s E x am p l e l ： theg e arsare d e s i g n e dt oh a v e ap r e s s ur ean g l e o f 2 , =2 2 o _ a t thep i t c h c i r c l e ， amo d u l e o f m = 3 n l lT l 。 awi d th o f b =7 5 n l lT 1 Th e o the r ma i np aram e t e rs are s h o wnin Ta b l e 3 Ta b l e 3 Ma i n p a r a me t e r s o f t h e c a l c u l a t e d g e a rs ( e x a mp l e 1 ) W i th the s a me ma t e r i a l p aram e t e r s a s a f o r e me n t i o n e d ，the c o n tac t and b e n d i n g s tre s s e s o f t h r e e s e t s o f c o s i n e g e a r s are an a l y z e d b y u s i n g p r o g r a m An s y s Re s u l ts are s h o wn in Fi g 9 ， Fi g 7 an d Fi g 1 0 ，and the v a l u e s o f the c o n t a c t an d b e n d ing s tre s s e s are s h o wn i n T a b l e 4 Ac c o r d ing t o T a b l e 4 b o th the c o n tac t an d b en d i n g s tre s s e s d e c r e a s e wi th the g r o wt h o f th e n um b e r o f t e e th F o r i n s t a n c e ，th e c o n tac t s tr e s s ，t e n s i o n an d c o mp r e s s i o n b e n d i n g s tr e s s e s are 5 6 9 7 6 1V I Pa 1 1 7 5 1 I P a a n d 1 2 4 9 8 I P a ，r e s p e c t i v e l y ，a s the n um b e r o f t e e th Z1 = 2 0 ， wh i l e 4 1 0 6 l a 6 45 2 a an d 7 4 4l MPa a s the n um b e r o ft e e th Z1 =30 6 6 0 x 1 0 - 6 7 5 9 6 9 l 5 1 9 3 7 2 2 7 9 0 5 3 0 3 8 7 3 3 7 9 8 4 l 4 5 5 81 0 5 6 9 7 6 2 F i g 9 S t r e s s dis t r i b u ti o n o f th e c o s i n e g e ar d r i v e f Z 尸2 0 ) ( MP a ) 2 0 7x 1 0 61 5 91 1 2 3 1 8 2 1 8 4 7 7 2 2 4 6 3 6 3 3 0 7 9 5 4 3 6 9 5 4 4 41 0 6 0 5 F i g 1 0 S tr e s s d i s t r i b u t i o n o f c o s i n e g e ard r i v e ( Z l = 3 0 ) ( MP a ) Ta bl e 4 St r e s s e s o f th e c o s i ne ge a r u nd e r m f f e r e n t n u m b e r o f t e e th M a Ex am p l e 2 ： the g e ars a r e d e s i g n e d t o h a v e a mo d u l e o f m= 3 n l lT l ， n umb e ro f t e e th Zt = 2 5 ， a wi d t h o f b = 7 5 ri m Th e o t h e r ma i n p ara me t e r sare s h o wnin T a b l e 5 T a b l e 5 Ma i n p a r a me t e rs o f t h e c a l c u l a t e d g e a r s ( e x a mp l e 2 ) Wi th the s a me ma t e r i a l p a r a me t e rs a s a f o r e me n t i o n e d ,the c o n tac t an d b e n d i n g s tr e s s e s a l e a l s o c o mp u t e d b y u s i n g p r o g r a m An s y s Re s u l t s are s h o wn in F i g 7 ， F i g 1 1 an d F i g 1 2 ， and the v a l u e s o f the c o n tac t an db e n d i n g s tr e s s e s are s h o wni nTa b l e 6 7 2 4 6 8 O l 3 5 s ! 3 6 O 3 7 O 4 7 甜 m s 卯 维普资讯 9 8 W A NG J i a n ， e t a l ： An a l y s i s o f t r a n s mi s s i o n c h a r a c t e ri s t i c s o f c o s i n e g e a r d r i v e 2 4 2 x 1 旷 5 9 8 6 2 l 1 9 7 2 3 1 7 95 8 5 2 3 9 4 4 7 2 9 9 3 0 8 3 5 9 1 7 0 4 4 8 9 6 2 F i g 1 1 S t r e s s d i s t r i b u ti o n o f t h e c o s i n e g e a r d r i v e ( 口= 2 3 。 ( MP a ) 9 8 6 1 0 一 4 9 4 2 9 9 8 8 5 8 1 4 8 28 7 1 9 7 7 1 6 2 4 71 4 5 2 9 6 5 7 3 3 4 6 0 0 2 3 9 5 4 3 l F ig 1 2 S t r e s s d i s t r i b u t i o n o f t h e c o s in e g e a r d r i v e ( 2 4 。 ) ( MP a ) Tab l e 6 S t r e s s e s o f t he c o s i n e g e ar u nd e r di f f e r e n t pr e s s ur e an g l e s M Pa Ac c o r d i n g t o T a b l e 6 ，t h e c o n t a c t a n d b e n d i n g s t r e s s e s d e c r e a s e wi t h t h e g r o wt h o f t h e p r e s s u r e a n g l e F o r i n s t an c e ， t h e c o n t a c t s tr e s s ，t e n s i o n an d c o mp r e s s i o n b e n d i n g s tre s s e s a r e 4 9 8 9 8 M P a 8 6 0 4 M P a an d 9 5 5 9 M P a ，r e s p e c t i v e l y ，a s t h e p r e s s ure an g l e o f =2 2 。 wh i l e 3 9 5 4 3 I P a ，7 1 8 1 M P a ，a n d 8 6 _ 3 2 P a a s t h e p r e s s ure an g l e o f =2 4 。 3 CoNCLUSI oNS A n e w t y p e o f g e ar d r i V e s a c o s i n e g e a r d r i v e i s i n v e s t i g a t e d wh i c h t a k e s a c o s i n e c u r v e a s t h e t o o t h p r o fil e Ba s e d o n t h e ma t h e ma t i c a l mo d e l 。t h e c h a r a c t e r i s t i c s i n c l u d i n g t h e c o n t a c t r a t i o t h e s l i d ing c o e 币 c i e n t a n d s tre s s e s are s t u d i e d T h e e f r e c t s o f g e ar d e s i g n p ara me t e r s s u c h a s t h e n u mb e r o f t e e t h ， p r e s s ure a n g l e a t p i t c h c ir c l e ， o n s tr e s s e s o f c o s i n e g e a r s h a v e a l s o b e e n a n a l y z e d Th e r e s u l t s o f p e rfo r me d r e s e a r c h a l l o w t h e f o l l o wing c o n c l u s i o n s t o b e d r a wn f l Th e c o n t a c t r a t i o o f t h e c o s ine g e ar d r i v e i s a b o u t 1 2 t 0 1 3 wh i c h i s a b o u t 2 0 l e s s t h a n t h a t o f t h e i n v o l u t e g e a r d r i v e a c c o r d i n g t o T a b l e 1 ( 2 ) The s l i d i n g c o e ffic i e n t o f t h e c o s i n e g e ar d r i v e i s s ma l l e r t h a n t h a t o f t h e i n v o l u t e g e ar d r i v e a c c o r d i n g t o F i g 5 ( 3 ) Th e c o n t a c t and t h e b e n d i n g s tr e s s e s o f t h e c o s i n e g e ar d r i v e a r e l o we r t h an t h a t o f t h e i n v o l u t e g e a r d r i v e F o r i n s tan c e ， u n d e r t h e g i v e n p ara me t e r s a s s h o wn i n s e c t i o n 2 the ma x i mu m c o n tac t s tre s s o f t h e c o s i n e g e ar i s r e d u c e d b y a b o u t 2 2 2 3 in c o mp a ris o n wi th t h e i n v o l u t e g e a r ,a n d me c o mp r e s s i o n b e n d i n g s t r e s s i s 2 8 6 7 l e s s t h an t h a t o f t h e i n v o l u t e g e ar f 4 1 Bo t h t h e c o n t a c t a n d b e n d ing s tr e s s e s d e c r e a s e wi th t h e gro wt h o f t h e n um b e r o f t e e th an d the p r e s s ure a n g l e a c c o r d i n g t o s i mu l a t i o nr e s u l t s o f t h e e x a mp l e F E mo d e 1 f 5 )T h e c o s i n e g e a r d r i v e i s a n e w t y p e o f g e ar d r i v e s Th e r e f o r e o t l l e r c h ara c t e r i s t i c s s u c h a s i n s p e c t i o n ，s e n s i t i v i t y o f c e n t e r d i s tan c e e r r o r o f thi s d riv e and i t s ma n u f a c t u r i n g s h o u l d b e r e s e a r c h e d f u r t h e L 2 3 【 4 5 【 6 1 O 【 1 2 1 3 Re f e r e nc e s T HoMAS YDANI E L C H YS HI H HI S TDe s i g n o f n e w t o o th p r o fi l e s f o r h i gh- l o a d c a p a c i t y g e ars J Me c h ani c a l and Ma c h i n e T h e o r y ， 2 0 o1 3 6 ( 1 o 1 ： l 1 0 5 一l 1 2 0 ARI GA Y NAGA TA S L o a d c a p a c i t y o f a n e w W - N g e ar wi th b a s i c r a c k o f c o m b in e d c ir c u l ar a n d i n v o l u t e p r o fi l e J J o u ma l o f Me c h ani s m s ， T r a n s mi s s i o n s ， and Au t o ma t i o n in De s i g n， 1 9 8 5 ， 1 0 7 ( 4 ) ： 5 6 5 5 7 2 TS AY C BF ONG Z HCo mp u t e r s i mu l a t i o n an d s t r e s s an a l y s i s o f h e l i c a l g e ar w i th p i n i o n c ir c u l ar ar c t e e t h a n d g e ar i n v o l u t e t e e t h J 1 Me c h a n i s m and Ma c h i n e T h e o r y , 1 9 9l ， 2 6 ( 2 ) ： 1 4 5 1 5 4 KOM ORI AI uGA Y NAGA 1 lA S Ne w g e a r s p r o fi l e h a v i n g z e r o r e l a t i v e c u r v a t u r e a t ma n y c o n t a c t p o i n t s ( 1 o g i x t o o t h p r o fi le ) J J o u ma 1 o f Me c h a n i s ms ， T r a n s m i s s i o n s ， a n d A u t o ma t i o n i n De s i g n ， l 9 9 0 ， 1 l 2 ( 3 ) ： 43 0 4 3 6 Z HAO H LI ANG J H，L I U H Y e t a 1 1 1 1 e c o n s t r u c t i n g p r i n c i p l e and c h a r a c t e r i s t i e s o f t o o th p r o fi l e s w i t h mic r o s e g m e n t s J C h i n e s e J o u r n a l o f Me c h ani c a l E n g i n e e r i n g ， 1 9 9 7 ， 3 3 ( 5 ) ： 7 - l 1 ( i n C h i n e s e ) ZHANG G H XU H B LONG H Do u b l e inv o lu t e g e ar wi t h l a d d e r s h a p e t e e th J C h i n e s e J o u r n a l o f Me c h ani c a l E n g i n e e ri n g ， 1 9 9 5 ， 3 1 f 6 1 ： 4 7 5 2 ( i n C h i n e s e ) LUO SM ， rANG J ， YU Y D， e t a 1 A me c h an i s m o fc o s i n e g e ar d r i v e ： C h i n a ， 2 0 0 7 1 o o 3 4 7 6 6 1 P 1 _ 2 0 0 7 NG J S tu d y o n the p r in c i p l e an d c h a r a c t e r i s t i c s o f C O S in e g e ar d r i v e D1 X i ang t a n ： Hu n an U n i v e r s i t y o f S c i e n c e and T e c h n o l o g y , 2 0 0 7 ( i n C h in e s e ) T AN W M Co l n l n o nd e f initio nfore n d s u r f a c e c o n tac
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号