半自動平壓模切機的設計【說明書+CAD】,說明書+CAD,半自動平壓模切機的設計【說明書+CAD】,半自動,平壓模切機,設計,說明書,仿單,cad 查詢網址 www.sciencedirect.com 科學指導 摩擦學 www.elsevier.com/locate/triboint 國際摩擦學 40 (2007) 613-619 螺旋齒輪接觸建模與齒偏轉 Juha Hedlund*，Arto Lehtovaara 坦佩雷理工大學，機械設計，P.O. Box 589，33101芬蘭坦佩雷可用2006年1月4日 摘要 齒輪摩擦學研究大部分是對直齒圓柱齒輪。然而，螺旋齒輪，一般用于工業(yè)，和他們的接觸行為更值得關注，建立了詳細的摩擦，磨損和壽命研究的現實基礎。本研究著重于螺旋齒輪接觸齒偏轉建模。介紹了一個螺旋齒輪接觸分析計算模型。螺旋齒輪表面輪廓構造齒輪刀具幾何通過模擬滾齒機過程。該模型采用三維有限元，牙撓度的計算，包括齒彎曲，剪切和牙齒的基礎靈活性。該模型結合接觸，以避免大的網格結構分析的分析。齒基礎的靈活性，發(fā)現有一個嚙合齒之間的接觸負載分擔的重要作用，而接觸的靈活性只扮演一個小角色。還研究了在不同的地方接觸計算方法的能力。 ? 2005 Elsevier Ltd。保留所有權利。 1. 介紹 螺旋齒輪一般都是用在工業(yè),他們的接觸齒輪更值得關注，建立了詳細的研究，為齒輪的摩擦，磨損和生活的現實基礎。齒輪接觸強調牙齒接觸力和幾何的確定齒輪點蝕，即生活中的表現是非常重要的。沿齒面接觸部隊的行動路線本質上取決于嚙合齒之間的負載分擔，因此，螺旋齒輪接觸了實事求是的分析，還需要對結構變形，如牙齒偏轉的信息。 圓柱齒輪的齒輪接觸分析在摩擦學研究的大部分。一般來說，牙齒的行動路線，通過聯系，作為一個不斷變化的滾子接觸，其半徑為藍本，從速度和負載近似理想的漸開線齒輪的幾何在給定的工作條件。齒輪接觸比1-2和平等的負荷分布在兩個牙齒接觸（單齒負荷的一半）的情況下，通常假定。根據赫茲線接觸理論計算變形，否則假定剛性齒的行為。一些研究是由切片系列圓柱齒輪和螺旋齒輪視為正齒輪這些片[1]。 基于有限元計算模型被廣泛接受的計算結構變形和直齒輪和斜齒輪在集中載荷的情況下講的。在齒輪傳動和動態(tài)分析，典型的變形研究用圓柱齒輪二維（2D）有限元法[2-4]。忸怩作態(tài)和超[5]研究了有限元網格的大小尺寸覆蓋赫茲接觸。?Du等人。?[6]和阿拉法等[7]后增強結構分析的一部分接觸齒輪變形計算的差距元素使用的建模 只有少數的斜齒輪接觸的研究，其中包括齒輪的結構變形，已進行三維有限元[8,9]。這主要是因為在這種情況下，有限元接觸模型計算是昂貴和費時由于小網格大小齒輪側面表面上是必要的。已引入不同的方法來克服這個問題。vedmar[10]分離結構相結合的有限元方法和韋伯Banaschek變形公式，研究了漸開線斜齒輪的接觸行為和接觸分析。，布勞爾[11]利用全球當地的有限元方法，它結合了當地的密集和全球粗糧元網格，將它應用到計算在防反彈錐形齒輪傳動誤差。pimsarn和Kazerounian[12]避免接觸單元使用一個齒輪對嚙合剛度的計算方法引入一個快速偽干擾。計算二維平面元素。這種方法是基于彈性地基模型。 在本文中，介紹一個螺旋齒輪接觸分析的參數計算模型?；谌S有限元模型。該模型結合接觸分析和結構分析，以避免大的網格。齒嚙合齒之間的負載分擔的基礎和赫茲變形的影響進行了分析與開發(fā)模式。偽干擾的方法利用三維有限元接觸計算能力也進行了研究。 通訊作者。電話：358331154442。 E-mail地址：juha.hedlund@?tut.fi（J.?Hedlund）， arto.lehtovaara@?tut.fi（A?Lehtovaara）。 0301-679X/$ -?見前面的問題R 2005愛思唯爾有限公司保留所有權利。 DOI：10.1016/j.triboint.2005.11.004 J.?Hedlund，A.?Lehtovaara/摩擦學國際40（2007）613-619 命名法 一個接觸橢圓半徑 b觸點橢圓半徑 BG齒輪寬度 d在接觸變形的聯絡中心 é彈性模量 E0的減少模量彈性冒2=?E0錄1 2陸冒1 V21 脼=?E1的鎂冒1?V22 脼=?E2的脼 etij接觸表面輪廓的區(qū)別 FC計算的總接觸力 FIJ力在表面節(jié)點I，J H1的距離間距線 I，J表示網格節(jié)點 kij剛度值在網格點（I，J） keqij降低總剛度 L有效的行動路線長度 MG1旋轉矩陣 M2G翻譯矩陣 智庫變換矩陣 M12變換矩陣 MN正常模塊 p型接觸壓力 P0最大的接觸壓力 r1x，r1y1固體主要半徑 R2X，r2y2固體主要半徑 RP1間距半徑 表面的初步分離 ?齒輪扭矩 ü接觸正常變形 W總力應用 X，X0坐標 Y，Y0坐標 Z深度坐標 Z1，Z2齒數 b螺旋角 ，e復合剛體運動 如總接觸比 zij被迫節(jié)點位移 列印泊松比 x坐標沿線的行動 半徑r f旋轉角 標 1指的是身體1 二是指身體2 案件適用測試用例 2。幾何模型 用于創(chuàng)建數值方法模擬滾齒加工螺旋齒輪幾何。這種方法是基于對一系列廣泛的數值計算和同步，使?jié)u開線的幾何形狀的偏差。兩個可移動的坐標系統的使用，這是硬性連接齒輪（X1，Y1）和機架（X2，Y2），如圖所示。1。坐標變換矩陣智庫組成的旋轉矩陣和平移矩陣。一個反演變換矩陣提供一個固定的坐標系統中的齒廓。旋轉矩陣為 在一個螺旋齒輪的情況下轉換矩陣 變換矩陣M12的描述沒有左右滑動齒輪節(jié)圓工具機架軋制，在滾齒機情況。從曲線圖可以創(chuàng)建齒輪齒廓。2。齒輪齒廓沿擠出一個螺旋曲線，三維表面幾何。 接觸線是由兩個變形的交配表面之間的最小距離搜索。最后，牙齒對表面幾何和接觸線的數值。 圖1。旋轉和平移坐標系[13] 圖2.工具架左右的節(jié)圓滾動，曲線的集合。 3.有限元模型 利用三線八節(jié)點六面體單元的有限元模型。發(fā)達國家的模式有其自己的網格生成器，求解和后處理。MATLAB在被用來作為編程工具。 利用有限元模型的表面幾何形狀的幾何模型獲得的數據。從表面數據參數化的網格生成器創(chuàng)建的三維實體元素，又增加了下面的牙齒，其中包括牙齒的基礎參數網。剛度和質量矩陣集成后，這兩個網格，總結了在裝配過程。 剛度矩陣和質量矩陣裝配過程進行自由使用元素自由表指針技術。聯系負載值共享等效節(jié)點荷載。最后，該模型給出了節(jié)點剛度，位移和應力值作為輸出。齒輪嚙合剛度值可以從這些節(jié)點位移值計算。 4.聯系方案 齒輪接觸兩個非共形幾何描述 光滑的表面，如圖所示。?3. 在正常負載W的行動，這兩個機構都變形，互相接近的距離d。在實際接觸，彈性變形U（x）的增加與初步分離，S（X）必須是平等的剛體運動以外的真正接觸大于d?d和如下： 圖3.變形的光滑表面接觸型材示意圖 此外，所產生的壓力分布必須滿足正常的方向與總力W的接觸體的力量平衡中的應用。它如下： 對于三維彈性接觸問題的Boussinesq配方都可以使用。（X）之間的半無限固體表面的基本方程在z方向的表面壓力變形u是[14] 聯系任意變形的表面輪廓需要用數值方法解決的問題。數值解的過程通常是迭代的，因為壓力分布和實際接觸面積分布是未知的，而總負荷，材料性能和初次接觸幾何已知的參數。 接觸固體變形的幾何可以籠統地表示，兩個橢球的情況下，根據著名的赫茲接觸問題的解決。該解決方案需要計算橢圓參數和完整的橢圓積分。[15]提出了一個簡化的解決方案的經典Hertz理論的橢圓形的接觸解決方案。這種計算方法是非迭代和快速。該解決方案包括一個彈性半空間的假設。 4.1.基于有限元接觸模型 最初，幾何之間的聯絡機構重疊選擇產生大于最后的接觸面積計算域。加載矢量在計算域是節(jié)點位移（重疊）和零負荷的組合，產生非均勻的有限元邊界條件。這種方法適用于計算域的動力分配。力分布FIJ，這是在位于表面，用于計算接觸剛度值在每一個節(jié)點如下Kij（I，J）： 減少電網之間的聯絡機構的剛度值確定如下： 后減少接觸剛度建立和初步分離變形的表面被稱為接觸參數接近的聯絡機構，逐步實現負載平衡，直到（式（11））計算。在每個結點的迭代步檢查的接觸條件，即參數etij更新。 被確定為總接觸力 基于有限元接觸模型需要考慮到結構的邊界，即沒有半空間假設是必要的。 5.結果與討論 5.1.聯系模型試驗情況 基于有限元接觸模型測試反對簡化赫茲的公式[15]在圓形和橢圓形的接觸情況。測試用例的尺寸和負載條件下都顯示在表1和表2的結果。兩個表面具有相同的材料性能。橢圓形的測試用例選擇評估加冕齒輪接觸。4500每接觸人體的元素，在測試的情況下計算網格大小是有限的。一個表面計算域由900個結點。變形的接觸面和計算網格的圓形接觸的情況下（圖4）所示。 結果表明，基于有限元接觸模型給出合理的近似接觸考慮到相當粗的網格大小的參數。未成年人的半橢圓軸，特別是患有網格尺寸。網目尺寸和形狀上有一定影響的結果，除網目尺寸不夠精細。很明顯，結果的準確性會 表1 測試用例規(guī)格 案件 ?通告 ???橢圓的 GPA?E（下）206 ?0.3 r1x（毫米）12.3 12.3 R2X（毫米）18.6 18.6 r1y（毫米）12.31000 r2y（毫米）18.61000 W（N）1000 5000 表2 比較結果 A型（毫米）b（毫米）深（mm）P0（GPA） 赫茲/圓形0.37 0.3718.13.56 有限元/通函0.4 0.419.13.11 赫茲/橢圓0.274.1320.72.11 有限元/橢圓形0.44.020.22.36 圖4.變形的接觸面 5.2.螺旋齒輪接觸的情況下 在螺旋齒輪嚙合，接觸比直齒圓柱齒輪的情況下，更復雜。的接觸面積，有一個真正的3D性質，這使得沿接觸線接觸曲率變化和行動路線。此外，輪齒之間的負載分擔是復雜的部分，因為總兵力往往三齒之間對共享。單個牙的現實力量，在任何位置沿行的行動是在摩擦接觸研究的基本參數。 部隊之間的嚙合齒對分布在開發(fā)模式進行了研究。四個不同的測試用例，建立模型允許： （2） 剛性接觸牙齒和牙齒地基變形;（2）牙齒和牙齒地基變形與接觸變形; （3）與剛性基礎和剛性接觸牙齒變形;（4）牙齒和接觸變形與剛性基礎 牙齒對剛度載體由沿線的行動計算30個百分點。在每一個計算點解決兩個一千九百二十六個元素，每顆牙齒。一個單一的齒輪副的剛度載體復制抵消代表接觸的其他牙齒?？偩W的齒輪副的剛度載體，通過總結這些單一的剛度向量。最后，沿行動線位移計算，解決了一個單齒的接觸力。 聯系剛度沿行的行動動力分配使用測試用例1赫茲線接觸公式計算。計算過接觸線齒面半徑值作為平均值的估計。降低整體剛度迭代法獲得通過，如式。?（10）。 螺旋齒輪接觸研究的FZG試驗臺相關設備數據表3所示。在這個例子中，總的接觸比超過2，這意味著，總有至少有兩個牙齒接觸對。測試用例元網格和交配齒輪齒面的顯示圖。5。元網格的齒輪是平等的 測試案例的計算力分布曲線如圖。6。行的行動是與非維參數描述??X / L，其中L為有效長度的行動路線。 圖6顯示力分布的總體趨勢仍然在不同的模型試驗案件?？拷虚g的尖銳邊緣之間的區(qū)域代表三個牙齒對的情況下進行的總負荷。在螺旋齒輪的情況下發(fā)生，這從兩到三個牙，反之亦然過渡比較順利。相反，正齒輪，單齒力高，當所有三個牙齒接觸。這是因為靈活性是在齒尖角落低于中間和根面積。 不同的測試用例在接觸力行為產生明顯的差異。牙齒基礎的靈活性，具有沿行的行動上的接觸力分布最關鍵的作用。聯系靈活性的影響較小，但有趣的是，它改變了力分布曲線略微在某些方面的權利。這是因為合并后的接觸半徑在球場點不對稱。被觀察到的載荷分布是敏感的行動路線的起點和終點的剛度特性。 表3 測試用例齒輪數據 圖5.測試用例中使用的齒輪齒元網格。 圖6.單齒沿接觸線的行動力。 表4 聯系規(guī)格 表5 計算結果 案例案例4案例2 赫茲有限元赫茲有限元 wcase（N）的15701723.5 （毫米）5.74.55.8 4.5 B（毫米）0.120.20.120.2 D（毫米）5.64.946.15.27 P0（GPA）1.151.281.181.37 在研究的接觸點，不同的負載分擔有2例和4之間的接觸參數（見表5）只有輕微影響。然而，不同的測試用例之間的力量差異，在一些其他的接觸點，如圖所示。6。特別是在齒輪副接觸的開始，不同的測試用例力之間的差異可能是顯著的。 在所研究的螺旋齒輪接觸，估計橢圓率變得非常高。這是研究齒輪即使是比較狹窄的情況下。這是計算的有限元計算結果的主要原因是低于在較早接觸模型試驗的情況下準確。橢圓接觸的假設如何準確的螺旋齒輪接觸的是這里沒有研究。未來的研究將確定最終使用的接觸模型的能力。然而，基于有限元接觸模型計算的邊緣接觸，即在不完全解析公式的情況下，尤其是在潛在的。 6。結論 介紹了一個螺旋齒輪接觸分析計算模型。螺旋齒輪表面輪廓構造齒輪刀具幾何通過模擬滾齒機過程。這個程序允許偏離理想的漸開線的幾何形狀。齒輪副接觸線的數值定義直接從齒輪表面的幾何形狀。該模型采用三維有限元，牙撓度的計算，包括齒彎曲，剪切和牙齒的基礎靈活性。該模型結合接觸分析和結構分析，以避免大的網格。 ?被發(fā)現的牙齒基礎的靈活性嚙合齒之間有一個接觸負載分擔的重要作用，而接觸的靈活性只扮演一個小角色。這表明可以通過使用靈活的牙齒和靈活的牙齒基礎產生齒面接觸力的合理分布，沿行的行動，但允許剛性接觸 基于有限元接觸模型，給出了一個合理的接觸參數逼近時，網目尺寸不夠精細。接觸的形狀，如螺旋齒輪，需要小元素的大小，即大量元素，以避免元素的立體失真。然而，基于有限元接觸模型在計算邊緣接觸的潛力。 參考文獻 [1]弗洛丁A.輕微磨損螺旋齒輪的仿真。穿2000; 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