新型齿形高速重载齿轮设计研究

1、32可组合的主要内容 对应的定额子目 PA101变压器安装1.1油变安装PD1-51.2非晶变安装PD1-131本体安装1.3单相变安装PD1-152铁构件安装铁构件制作安装PD5-43支柱绝缘子安装支柱绝缘子安装PD3-34网门安装网门保护网安装 5.1绝缘热缩管PD3-385绝缘化安装5.2绝缘设备护罩6铜排安装母线安装PD3-157.1变压器单体调试PS1-47.2绝缘子调试7.3穿墙套管调试PA10101油变安装(含油浸变压器、 非晶变压器、 单相变压器1.名称2.型号3.容量(kV·A台按设计图示 数量计算1.本体安装 2. 铁构件安装 3. 支柱绝缘子安装 4. 网门安装

2、 5. 绝缘化安装 6. 铜巴安装 7. 变压器调试、绝缘子 试验、绝缘油试验等7变压器调试、穿墙套管调试、绝缘子试验、绝缘油试验7.4绝缘油试验1本体安装变压器安装PD1-10PA10102干变安装1.名称2.型号台按设计图示数 量计算1.本体安装 2. 龙门架安装3铁构件安装铁构件制作安装PD5-433项目 编码 项目名称 项目特征 计量 单位 工程量计算 规则 工程内容可组合的主要内容 对应的定额子目 4支柱绝缘子安装 支柱绝缘子安装PD3-3 5网门安装 网门保护网安装 6.1绝缘热缩管PD3-38 6绝缘化安装6.2绝缘设备护罩 7铜排安装 母线安装PD3-158端子箱安装 端子箱安

3、装PD3-159.1变压器单体调试PS1-49.2穿墙套管调试 3.支柱绝缘子安装 4. 网门安装 5. 绝缘化安装 6. 铜巴安装 7. 端子箱安装 8. 变压器调试、绝缘子 试验等9变压器调试、 绝缘子试验9.3绝缘子调试1.1充油式线圈安装PD3-231本体安装1.2干式线圈安装PD3-312.1充油式线圈调试PA10103消弧线圈(含充油式、干 式 3.容量 (kV·A1.本体安装 2. 调试2调试2.2干式线圈调试PA102配电装置安装1本体安装本体安装PD2-22支架制作、安装或基础槽钢安装2.1支架制作、安装或基础槽钢安装PD5-1PD5-4、PD5-6PA10201真

4、空断路器1.名称2.型号3.容量(A台按设计图示数 量计算1.本体安装 2. 支架制作、安装或基 础槽钢安装 3. 调试3调试单体调试断路器名称台按设计图示数1.本体安装本体安装本体安装PD2-434项目 编码 项目名称 项目特征 计量 单位 工程量计算 规则 工程内容可组合的主要内容 对应的定额子目 2支架制作、 安装或 基础槽钢安装2.1支架制作、 安装或基础槽钢 安装PD5-1PD5-4、PD5-6 2.型号 3.容量 (A3调试单体调试 1本体安装 本体安装PD2-82支架制作、 安装或基础槽钢安装2.1支架制作、 安装或基础槽钢 安装PD5-1PD5-4、PD5-6PA10203隔离

5、开关、 负荷开关组3调试单体调试1本体安装本体安装PD2-82支架制作、安装或基础槽钢安装2.1支架制作、安装或基础槽钢安装PD5-1PD5-4、PD5-6PA10204互感器1.名称、型号 2. 容量 (A台2.支架制作、安装或基 础槽钢安装 3. 调试3调试单体调试PA10205高压熔断器个本体安装本体安装本体安装PD6-191本体安装本体安装PD2-14PA10206避雷器1.名称、型号 2. 规格组1.本体安装 2. 调试2调试单体调试1基础型钢安装基础型钢安装2柜体安装柜体安装PD2-243穿通板制作、安装3.1穿通板制作、安装PD3-84设施标识设施标识PA10207高压成套配 电

6、柜1.名称、型号 2. 规格 3. 母线设置方式 4. 回路台量计算1.基础型钢安装 2. 柜体安装 3. 穿通板制作、安装 4. 设施标识 5. 调试5调试单体调试PD-21PA10208环网柜(2的分离函数对原始节曲线进行变形 , 使之成为共轭齿廓 。1.名称、型号套按设计图示数1.基础型钢安装1基础型钢安装的函数 , g1和 g35项目 编码 项目名称 项目特征 计量 单位 工程量计算 规则 工程内容可组合的主要内容 对应的定额子目 2柜体安装 柜体安装PD2-18 3穿通板制作、 安装 3.1穿通板制作、安装PD3-8 隔及以上组 合 2.规格 3.母线设置方式 4. 回路2.柜体安装

7、 3. 穿通板制作、安装 4. 设施标识4设施标识 设施标识 1基础型钢安装 基础型钢安装 2柜体安装柜体安装3焊、压接线端子 焊、压接线端子PD6-594穿通板制作、 安装4.1穿通板制作、安装PD3-8PA10209低压开关柜面1.基础型钢安装 2. 柜体安装 3. 焊压接线端子 4. 穿通板制作安装 5. 调试5调试单体调试1基础型钢安装基础型钢安装2箱体安装柜体安装PD2-443焊、压接线端子焊、压接线端子PD6-59PA10210配电箱1.(6式中 :r 1=d r 1/d 1; e =d e/d 1。1kV负荷开关调试1基础型钢安装基础型钢安装2屏(柜同时为便于计算 , 令 1=2

8、。 利用分离函数 , 在节圆基础上得到新齿形齿轮表达式 。 一 系列母圆的方程式为 :(x -l cos 2+(y -l sin 2=(0. 25l cos 2 2式 (7 两端分别对 求偏导数 :x sin -y cos =-0. 5l cos 2sin 2联立式 (7 和式 (8 , 。 为便 于求解 , 将式 (7 , 1, 即 :x =l cos +0. 5l 1y =l sin +0. 5l cos sin 1(9将式 (9 中 x, y 代入式 (8 求解出 1与 的关系式 , 即 :1=3或 1=-(10 1的几何意义是在每一个母圆 (圆心在节圆的不同位置 上 , 半径也随之变化

9、 圆心与包络线和母圆公共点的连线 (同 时也是包络线在该点的法线 , 母圆的半径 与 x 轴正向的夹角 。 则齿形在第一象限的解析式为 :x =l cos +0. 5l cos 2cos 3y =l sin +0. 5l cos 2sin 3 (0 4 (11x =l sin (2-+0. 5l cos 2(2- sin (2+ y =l cos (2- +0. 5l cos 2(2- cos 2+(4 2(12 3新齿轮建模设新齿轮参数 :模数 m =8; 齿数 z =24; 分离函数 e (=48cos 2; 压力角 =20° 齿顶高系数 h 3a =1; 顶隙系数 c =0.

10、25。 首先由式 (11 和式 (12 用 M atlab 绘制齿形 , 然后将齿形坐标数据导入 Pro /E, 绘制如图 2所示的齿轮三维模型 。图 2 24齿新齿轮实体模型4性能分析对比以图 3所示啮合图进行性能计算 , 并与 24齿标准渐开线齿轮进行对比 。图 3 24齿新齿轮传动副4. 1重合度(1 新齿轮 。, 对应齿轮转动角度 的范围 , 2y 2r 2a r a =104mm 。PD2-373穿通板制作、 安装3.1穿通板制作、安装PD3-8PA10212组合型成套 箱式变电站1.名称2.型号3.容量(kV·A座按设计图示数 量计算1.基础型钢安装 2. 本体安装 3.

11、 穿通板制作、安装 4. 焊、压接线端子4焊、压接线端子 焊、压接线端子PD6-59PA103母线绝缘子1.1支持绝缘子PD3-314. 2滑动系数(1 渐开线齿轮 。套管安装1.2穿墙套管2穿通板制作、安装2.1穿通板制作、安装1=r b tan a 式中 :r b 基圆半径。代入齿轮参数得曲率半径分别为 :1=51. 75mm , 2=13. 92mm , 则齿轮 1齿顶位置滑动系数 1=0. 73。 同理 , 齿轮 1齿根处滑动系数 1=2. 72, 从齿顶到齿根是一渐变过程 。(2 新齿轮 。新齿轮齿形上各点滑动系数的计算公式为 :1=l (1/r +1/r l /r 1+1公式中 l

12、 是这样确定的 :就齿轮的每一个轮齿的单侧齿形曲线而言 , 它上面的每一个点在啮合线上都存在 , 且唯一存在 一个对应点 , 当齿形上的点随着齿轮的转动成为接触点时 , 那 么该点一定与啮合线上的对应点重合 。 啮合线上各点的法线与 齿轮传动副的连心线必定相交于某一点 , 该点与瞬心之间的距 离即为 l 。计算得 , 新齿轮的滑动系数在节圆以上部分各点均为常数 0. 4; 在节圆以下部分均为常数 0. 66。 因此 , 新齿轮在传动过程 中 , 齿面间摩擦产生的热量少 , 机械传动效率高 , 润滑油膜易于 保持 , 齿面不易发生胶合 , 磨损量沿齿面均匀分布 。 4. 3 弯曲和接触强度对比分

13、析对图 3, 用 ANSYS/LS2DY NA , 加转速 , 从动齿轮上施加 , 4所示。 由图 4可看出 , , 新齿形齿轮应 力梯度相对较小。 , 在图 5中 , 对相同节点 提取接触应力和弯曲应力 , 进行应力幅值的详细对比分析。(a 渐开线齿轮 (b 新齿形齿轮图 4 应力分布云图(1 接触应力 。图 5和图 6为两种齿形齿轮齿面接触应力曲线图 。由图可看出 , 渐开线齿形齿轮的接触应力最大值达到 120MPa, 新齿 形齿轮的接触应力最大值约为 40MPa, 仅是渐开线齿形齿轮的 1/3 。图 5 渐开线齿形齿轮接触应力以上情况说明 , 新齿轮在啮合点处的接触形式为凸凹接触 , 综

14、合曲率半径大 , 因而齿面接触应力值小 。而渐开线齿形 的齿轮在啮合点处的接触形式为凸凸接触 , 综合曲率半径小 , 齿面接触应力大 。 因此 , 新齿形齿轮在降低齿面接触应力方面 与渐开线齿轮相比具有很大的优势 。图 6 新齿形齿轮接触应力(2 弯曲应力 。两种齿形齿轮的齿根弯曲应力分别如图 7和图 8所示 。 从图 7和图 8可以看出 , 新齿形齿轮的弯曲应力最大值为 30MPa, 渐开线为 80MPa 。 因此 , 新齿形也有利于提高齿轮弯曲 强度 。图 7 新齿形齿轮弯曲应力图 8 渐开线齿形齿轮弯曲应力4. 4 最小齿数对比新齿形齿轮在齿数取 12时 , 未发生根切现象 , 而渐开线

15、齿 轮却明显出现了根切现象 , 如图 9所示 。 因此 , 新齿轮可实现 少齿齿轮传动 。(a 新齿形齿轮 (b 渐开线齿轮图 9 12齿齿轮二维图5 结论在分析分离函数法的啮合原理基础上 , 借助三维软件 Pr o /E 成功设计了新齿形齿轮 。通过重合度和滑动系数的计算及齿轮接触和弯曲应力的 ANSYS/LS2DY NA 瞬态有限元的数值 仿真 , 并和渐开线齿轮进行了相应的对比计算分析 , 表明新齿 形齿轮可实现高速重载齿轮传动的要求 , 且没有根切现象 , 可 满足大传动比齿轮的传动要求 。83机 械 设 计 第 25卷第 1期变位渐开线齿轮的特征参数化建模研究 3施火结 , 张翔(福

16、建农林大学 机电工程学院 , 福建 福州 350002摘要 :文中讨论了由齿条型刀具范成法加工的变位渐开线齿轮的特征参数化建模技术 , 该技术实现了较精确的齿轮 CAD 模型 , 并可通过改变刀具或齿轮的齿形参数自动生成齿轮三维模型 , 为齿轮的 CAE /CAM精细化研究打下了基础 。 关键词 :变位齿轮 ; 特征参数化建模 ; 过渡曲线 ; 范成法中图分类号 :TP391. 72 文献标识码 :A 文章编号 :1001-2354(2008 01-0039-03 参数化设计是指在设计中 , 通过修改尺寸来实现对模型修 改的设计方法 。 设计人员除输入必要的设计参数外 , 对设计过 程不需要任

17、何干涉 , 系统自动对设计参数的约束条件进行分解 和计算 , 并完成设计过程 。渐开线齿轮的精确三维建模已有许多报道 , 文献 13都 对渐开线曲线 、 齿根过渡曲线生成原理进行了阐述 , 但都只考 虑标准齿轮 , 参数化设计功能也没很好地体现 ,曲线与齿根过渡曲线的连接存在一定的困难 。 因此 , 文献 5把过渡曲线当圆弧处理外摆线或长幅渐开线 6。 ,误差 。 此外 , , 模 型的精确性值得商榷 。渐开线齿轮的原理 , , 实现了通过改 变刀具与齿轮的齿形参数 , 自动生成齿轮三维模型 , 并检验了 模型的精确性 。1 渐开线曲线生成原理根据渐开线的生成原理 , 推导渐开线笛卡尔坐标系参

18、数方 程 , 得 :x k =r b cos t +t r b sin ty k =r b sin t -t r b cos t(1式中 :xk 渐开线上 k 点的 xy k k ;r b ;t k k k 之和 ;t 。2齿根过渡曲线生成原理齿廓顶部为双圆弧的齿条型刀具 , 刀具齿廓如图 1所示 , 其 参数为 :a =fm +c m -r b =4+fm tan +r cos r =1-sin 式中 :a 刀具圆角圆心 C 距中线的距离 ;b 刀顶圆角圆心 C 距刀具齿槽中心线的距离 ;参考文献1 Chien 2H sing L i . I ntegrati on of finite el

19、e ment analysis and op ti m um design on gear syste m s J .Finite Elements in Analysis and Design, 2002, 38:179-192.2 Tomas Yeh, Daniel C H Yang, Shih 2H is Tong . Design of new t ooth Pr ofiles f or high 2l oad capacity gears J .Mechanis m and Machine Theory, 2001, 36:1105-1120.3 Yang D C H, T ong

20、S H, L in J. Deviati on 2functi on based p itch curve modificati on for conjugate pair designJ .Journal ofMechani 2cal De 2 sign, 1999, 121:579-586.4 吴序堂 . 齿轮啮合原理 M.北京 :机械工业出版社 , 1982.Study on the h i gh speed and heavy duty gear w ith new typed tooth formYAO Shou 2wen, ZHANG Fa 2m i n(School of M e

21、chanical and Vehicular Engineering, Beijing U 2 niversity of Science and Engineering, Beijing 100081, China Abstract:The involute gear trans m issi on is the maj or trans 2 m issi on mode in mechanical trans m issi on that possesses advantages of si m p licity in machining and non 2sensitive of center distance etc . , yet it has evident shortcom ings in l ow contacting strength and large sliding coefficient etc . . On the basis of the p rinci p le of sepa