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高速直齿轮齿面有限元网格精准离散方法

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为解决航空高速直齿圆柱齿轮齿面有限元网格精准离散的问题,提出一种可以适应轮齿啮合过程中齿面滚滑速度以及曲率半径变化的确定齿面网格尺寸的方法.根据齿轮啮合过程中的几何关系和主从动轮齿廓速度矢量关系,通过理论推导得出主从动轮齿廓上任意啮合点处的切向速度、相对滑移速度、曲率半径以及法向载荷的计算公式.以某航空发动机中的传动齿轮为例,利用公式计算得出航空发动机高速齿轮齿面曲率半径、切向速度、相对滑移速度以及载荷的大致范围.基于此范围,建立多组曲率半径适宜,转速和接触面网格尺寸不同且转速低及载荷恒定的圆柱滚子曲面接触有限元模型.利用两圆柱滚子曲面接触摩擦产生的滑移能损失模拟轮齿接触产生的滑移能损失,最终以滑移能损失仿真值与理论值之间的误差小于10％为前提,对比分析得出在不同齿面切向速度下,齿面网格尺寸与齿面曲率半径之间的最佳倍数关系.研究结果表明:选用合理的齿面网格尺寸能大大提高高速直齿圆柱齿轮有限元仿真结果的准确性.
A precise finite element mesh discretization method of the tooth surface of high speed spur gears

黄一伦、陈旭、胡玉梅

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重庆理工大学车辆工程学院,重庆 400054

重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400044

高线速 直齿圆柱齿轮 齿面网格离散 有限元仿真 滑移能

国家科技重大专项国家重点基础研究发展计划项目

HT-J2019-Ⅳ-0001-00682018YFB2001702

2023

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2023.03.015

重庆理工大学学报
重庆理工大学

重庆理工大学学报

CSTPCD北大核心
影响因子：0.567
ISSN：1674-8425
年,卷(期)：2023.37(6)
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