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高阶分段拓扑修形面齿轮副啮合性能研究
Research on meshing performance of high-order segmented topology modification in face gear pair
- 机械强度 2025年 页码：1-9
- 作者机构：
1.西北工业大学 陕西省齿轮传动重点实验室，西安 710072
2.中国航发湖南动力机械研究所 传动中心，株洲 412002
- 作者简介：
何沁怡，女，2001年生，江西南昌人，在读硕士研究生；主要研究方向为齿轮传动设计；E-mail：heqinyi0301@163.com。
郭辉 （通信作者），男，1978年生，山东潍坊人，博士，副教授，博士研究生导师；主要研究方向为航空传动设计与精密加工技术、CAD-CAE技术；E-mail：guohui502@nwpu.edu.cn。
- 基金信息：直升机传动系统能力提升专项(TC230Y04S-1);陕西省重点研发计划(2023GXLH-087);工信部项目(2023ZY01050)
DOI：
中图分类号： TH114收稿日期：2024-09-26，
修回日期：2024-10-31，
网络出版日期：2025-03-21，
- 稿件说明：
移动端阅览
何沁怡，郭辉，阮宇航等.高阶分段拓扑修形面齿轮副啮合性能研究［J］.机械强度，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001.
He Qinyi，Guo Hui，Ruan Yuhang，et al.Research on meshing performance of high-order segmented topology modification in face gear pair［J］.Journal of Mechanical Strength，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001.
摘要
目的
2
为提高面齿轮传动的承载性能并降低对安装错位的敏感性，提出了一种基于预设接触路径的高阶分段拓扑修形方法。
方法
2
首先，分别设计了沿小齿轮预设接触路径与瞬时接触线方向上的2阶、4阶分段修形函数，根据曲面叠加方法建立了修形后齿面方程。然后，推导出考虑了安装误差的齿面接触分析方程，研究了在不同安装误差条件下预设接触路径角度、修形长度、修形曲线阶次及最大修形量等参数对面齿轮副接触特性的影响规律。最后，采用有限元法对比分析了不同修形函数和修形量条件下面齿轮副的承载接触特性。
结果
2
计算结果表明，相较于2阶修形，采用4阶修形方法的齿面接触应力以及承载传动误差幅值均有所降低，且接触印痕从面齿轮内径齿根向外径齿顶延伸。高阶分段修形方法能够降低面齿轮副对安装误差的敏感度，优化齿面载荷分布并提升啮合性能。
Abstract
Objective
2
In order to enhance the load-bearing performance of face gear transmission and reduce its sensitivity to installation misalignment
a high-order segmented topological modification based on a predefined contact path was proposed.
Methods
2
Firstly
2nd-order and 4th-order segmented modification functions were designed along the predefined contact path of the pinion and the instantaneous contact line direction
respectively. Based on the surface superposition method
the equation of the modified tooth surface was established. Subsequently
Tooth contact analysis equation was derived
incorporating installation errors. The influence of parameters such as predefined contact path angle
modification length
modification curve order
and maximum modification amount on the contact characteristics of face gear pair under different installation error conditions was investigated. Finally
a comparative analysis of the load-bearing contact characteristics of the face gear pair under different modification functions and modification amounts was conducted using the finite element method.
Results
2
The calculation results show that compared to 2nd-order modification
4th-order modification mothod could reduce contact stresses of tooth surface and error amplitude of load-bearing transmission
and the contact trace extended from the root of the inner diameter tooth of the face gear to the tip of the outer diameter tooth. The high-order segmented modification method can reduce the sensitivity of face gear pair to installation errors
optimize load distribution of tooth surface
and enhance meshing performance.
关键词
Keywords
references
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