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1、第2期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2012年2月MachineryDesign&Manufacture51文章編號(hào)：1001—3997(2012)02—0051—03弧齒錐齒輪固有振動(dòng)特性分析任海果吳斌(西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，西安710072)AnalysisfornaturalvibrationcharacteristicsofspiralbevelgearsRENHai-guo．WUBin(SchoolofMechanicalEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)^十db
2、十十dq、t十十斤，1、t十N+q、t、§十十—q、^bJ’dpj、tp十41l十q、t●—”十^htp^十【摘要】弧齒錐齒輪主要用于高速、重載的場(chǎng)合，有可能在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的共振，振動(dòng)應(yīng)力急劇增大，致使齒輪過早引起疲勞破壞。運(yùn)用APDL語言自主開發(fā)的弧齒錐齒輪建模程序建立了包含齒輪完整結(jié)構(gòu)的有限元模型，計(jì)算了不同腹板厚度下的五個(gè)弧齒錐齒輪的固有特性，歸納了幾種基本齒輪低階振型種類。結(jié)果表明隨腹板厚度的增加弧齒錐齒輪的固有頻率有所增大，對(duì)變形和振動(dòng)應(yīng)力的影響效果則與振型有關(guān)。關(guān)鍵詞：弧齒錐齒輪；固有頻率；振型；振動(dòng)應(yīng)力；腹板厚度／【Abstract】
3、Spiralbevelgearisusuallyusedforhigh—speed，heavyloadsituations，whichmaysornancestronglywithinratedrevolution,bringsharplyincreasingofvibrationstressandprematurelycause如上tiguefailure．Afiniteelementmodelcoveringcompletestructureofthegeisestablishedusingamodelingprogramofspiralbevelg
4、earindependentlydevelopedwithAPDLlanguage．Thenthenaturalvibrationchar—acteristicsoffivespiralbevelgeararec0fc¨Zedrdiferentwebthicknessandseveralbasiclowerordermodesaresumm~ized．Theresultshowsthatthenaturalfrequencyofthegearwillbelargerwithtswebthicknessincreases，however。deformati
5、onandthevibrationstressarealsoafectedbymodes．Keywords：Spiralbevelgear；Naturalfrequency；Vibrationmodes；Vibrationstress；Webthickness中圖分類號(hào)：TH13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1引言其對(duì)應(yīng)的特征方程為：([][M]){}=0(3)弧齒錐齒輪以其高速、重載的傳動(dòng)特，在廣泛應(yīng)用于航空、式中：一系統(tǒng)的固有頻率；{}一系統(tǒng)特征向量(模態(tài)振型)。航天、工程機(jī)械等現(xiàn)代機(jī)械領(lǐng)域。目前，弧齒錐齒輪正朝著輕量化3弧齒錐齒輪固有特性計(jì)算的方向發(fā)展。由于齒輪質(zhì)
6、量減少、傳遞功率大，使得激勵(lì)力很大，所齒輪的固有特陛由其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)決定。當(dāng)齒輪工作頻率與固產(chǎn)生的振動(dòng)不但會(huì)引起噪聲、影響工作的精度和可靠性，而且會(huì)使有頻率互為整數(shù)倍時(shí)可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振和噪聲，影響工作的精度傳動(dòng)系統(tǒng)失效而發(fā)生嚴(yán)重的后果。因此，分析弧齒錐齒輪的固有振和可靠性。在齒輪設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合實(shí)際工況，選擇合理的參數(shù)，使齒輪動(dòng)特性，找出齒輪工作時(shí)的薄弱環(huán)節(jié)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上避免共振的發(fā)工作頻率遠(yuǎn)離固有頻率，避免共振的發(fā)生至關(guān)重要。運(yùn)用大型通用有生，對(duì)于提高弧齒錐齒輪的疲勞強(qiáng)度和壽命，具有重要的實(shí)際應(yīng)用限元分析軟件ANSYS計(jì)算了不同幾何參數(shù)的輻板結(jié)構(gòu)弧齒錐齒
7、輪價(jià)值。目前，科研人員使用ALGOR軟件，計(jì)算了直齒圓柱齒輪的的固有頻率，歸納了，1．種振型種類和振動(dòng)應(yīng)力分布。所研究齒輪的幾固有頻率和振型；一些科研^、員借助于ANSYS計(jì)算了斜齒輪的固何模型數(shù)據(jù)，如表1所示。幾何模型的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。有頻率和振型；科研人員在Pro／E中構(gòu)建模型，運(yùn)用ANSYS計(jì)算表1齒輪基本參數(shù)了雙圓弧齒輪的固有頻率一些科研人員采用ANSYS計(jì)算了弧齒錐齒輪在預(yù)應(yīng)力下的振動(dòng)頻率。運(yùn)用ANSYS自帶編程語言APDL語句自主開發(fā)的程序構(gòu)建弧齒錐齒輪有限元模型，計(jì)算了弧齒錐齒輪的固有頻率和主振型以及各階對(duì)應(yīng)的最大變形量和振動(dòng)應(yīng)力，
8、研究了腹板厚度對(duì)弧齒錐齒輪固有振動(dòng)特陛的影響。2結(jié)構(gòu)體振動(dòng)基本理論根據(jù)振動(dòng)理論和
