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    基于汽車(chē)變速器齒輪修形優(yōu)化的研究

    2016-08-16 03:28:58郭銘影
    大科技 2016年17期
    關(guān)鍵詞:齒頂修形齒根

    郭銘影

    (韶關(guān)飛翔自動(dòng)變速箱有限公司 廣東韶關(guān) 512000)

    基于汽車(chē)變速器齒輪修形優(yōu)化的研究

    郭銘影

    (韶關(guān)飛翔自動(dòng)變速箱有限公司 廣東韶關(guān) 512000)

    本文主要利用MASTA專業(yè)軟件對(duì)現(xiàn)有汽車(chē)變速器進(jìn)行建模及仿真,模擬實(shí)際負(fù)載狀況,重點(diǎn)分析輪齒的微觀幾何修形對(duì)變速器性能的影響。通過(guò)對(duì)齒面受力情況找出改善齒面接觸狀況的因素,并結(jié)合齒形齒向的多種修形方法得出齒輪的優(yōu)化參數(shù)。

    汽車(chē)變速器;齒輪修形;MASTA軟件

    隨著齒輪傳動(dòng)研究和齒輪制造技術(shù)水平的提高,齒輪修形技術(shù)有了很大發(fā)展,特別是國(guó)外的重型汽車(chē)變速箱齒輪應(yīng)用更為廣泛。由傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法發(fā)展的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有汽車(chē)變速器進(jìn)行齒輪嚙合的仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì),可獲取齒輪的強(qiáng)度參數(shù),有效減少試驗(yàn)費(fèi)用,縮短產(chǎn)品研發(fā)周期,為今后設(shè)計(jì)新產(chǎn)品具有很好的指導(dǎo)意義。

    1 汽車(chē)變速器仿真模型的建立

    目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)在齒輪修形方面仍處于經(jīng)驗(yàn)摸索階段,修形主要靠經(jīng)驗(yàn),缺乏系統(tǒng)的理論支持。最先進(jìn)的方法是使用傳動(dòng)系統(tǒng)專用分析軟件MASTA,在設(shè)計(jì)階段就準(zhǔn)確地確定系統(tǒng)剛性并預(yù)測(cè)齒輪的接觸斑點(diǎn),不需反復(fù)即可一次確定滿意的修形設(shè)計(jì),有效地節(jié)省成本并縮短設(shè)計(jì)周期。

    2 齒輪齒向修形

    主要對(duì)齒輪沿齒向方向進(jìn)行微量的修整齒面,使其偏離理論齒面。通過(guò)齒輪齒向修形可以大大改善載荷沿輪齒接觸線的不均勻分布的現(xiàn)象,可以提高齒輪承載能力。

    修形方式:

    (1)最簡(jiǎn)單的齒向修形方法是在齒兩端修整或采用鼓形齒,使齒端最大載荷峰值明顯降低。經(jīng)驗(yàn)多采用在齒寬中部80%范圍內(nèi)起鼓10~13μm。

    (2)齒向傾斜修形,也稱螺旋角修形,即要求實(shí)際的螺旋角與理論螺旋角有適當(dāng)?shù)牟钪担匝a(bǔ)償齒輪因多種原因造成螺旋角畸變的齒向,實(shí)現(xiàn)齒寬方向均勻受載荷。齒向傾斜修形效果較好,但不能滿足所有不同的工況。

    表1 MASTA分析得出的汽車(chē)變速器五檔齒輪嚙合錯(cuò)位量

    本文以變速器五檔(斜齒)為例進(jìn)行齒輪齒向修形,根據(jù)表1齒輪嚙合的錯(cuò)位量,可以確定齒向傾斜量如表2。

    表2

    將采用兩種修形方式進(jìn)行接觸云圖的對(duì)比。

    3 漸開(kāi)線齒形修形

    在一對(duì)齒輪輪齒的嚙合過(guò)程中,為了改善其齒面的接觸狀態(tài),將相嚙合齒上發(fā)生干涉的齒面部分適當(dāng)削去,即對(duì)齒頂或齒根部分進(jìn)行修整,使該處的齒廓不再是漸開(kāi)線形狀,此時(shí)嚙合剛度變化比較和緩,減小由于基節(jié)誤差和受載變形所引起的輪齒嚙入和嚙出沖擊。

    修形方式:

    齒頂或齒根修形在實(shí)際使用中,由于齒根修形使根部齒厚減薄增加彎曲應(yīng)力,降低齒輪的承載能力,而且容易造成根切,除非齒頂采用大修形都不能滿足要求,否則盡量不采用。多數(shù)采用兩個(gè)齒輪同時(shí)對(duì)齒頂修薄,這樣每個(gè)齒輪的修形量可以減少?gòu)亩苊庀魅觚X頂齒厚。

    確定齒形修形開(kāi)始點(diǎn)是齒形修形的關(guān)鍵,總的原則是將齒形內(nèi)的多齒嚙合區(qū)進(jìn)行修整,可以通過(guò)計(jì)算嚙合線上的單齒嚙合分界點(diǎn)LPSTC點(diǎn)和HPSTC點(diǎn)得到齒頂和齒根的修形開(kāi)始點(diǎn),見(jiàn)表3。

    表3 MASTA計(jì)算得出的汽車(chē)變速器倒檔齒輪嚙合分界點(diǎn)

    本文以變速器倒檔(直齒)為例進(jìn)行齒輪漸開(kāi)線齒形修形。

    [1]BS ISO 21771:2007.Gears-Cylindrical involute gears and gear pairs-Concepts and geometry.

    [2]付治鈞.齒形齒向修形初探[J].汽車(chē)工藝與材料,1997,04.

    [3]宋樂(lè)民.齒形與齒輪強(qiáng)度[M].1987.

    TH132.46

    A

    1004-7344(2016)17-0324-01

    2016-6-1

    郭銘影(1990-),女,廣東廣州人,本科,2012年6月畢業(yè)于韶關(guān)學(xué)院,機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化專業(yè),主要研究汽車(chē)變速器齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì),獲國(guó)家專利三項(xiàng)。

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