装载机差速器行星齿轮的有限元分析

• 作 者: 程建平
• 机 构: 江苏大学
• 出 处: 江苏大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 差速器 齿轮 有限元 静态接触

随着计算机技术的发展，目前己广泛采用有限元法对齿轮传动强度进行分析计算，因为有限元法能很好地处理齿轮受载后啮合接触面力学和边界条件，从而可对齿轮传动系统作更为准确的应力变形分析。
本文应用大型商用有限元软件ANSYS，对某一装载机差速器行星齿轮传动系统进行了静态与动态分析。具体研究内容如下：
(1)介绍了车辆差速器齿轮系统的基本概况。分析了该系统的组成、工作原理。
(2)建立车辆差速器齿轮系统的3D模型。采用CAD软件UG，实现直齿锥齿轮3D实体的精确建模，并对模型进行标准装配。同时将已装配的齿轮模型导入ANSYS软件，进行网格划分。
(3)对车用直齿锥齿轮传动进行静态接触分析。在ANSYS软件中，定义内圈与旋转轴上质量节点间为刚性区域，确定齿轮的旋转自由度，施加载荷并定义边界条件，定义3D接触单元，进行有限元计算，分析系统的静态承载能力。根据求解的结果，包括行星齿轮和半轴齿轮的接触压力、齿根应力等，初步探讨了齿轮动态接触过程中的应力变化近似求法。
研究结果表明：在额定载荷下，各直齿锥齿轮的最大应力均未超过材料的许用应力。在整个传动过程中，直齿锥齿轮副接触压力与应力变化较小，传动平稳。在轮齿啮入与啮出时，齿顶与齿根处有较小的应力集中。同时本文合理解决了部分轮齿模型的力矩施加问题。
本文研究中的几个难点：确定直齿锥齿轮3D实体的精确建模时的齿面造型；确定模型的约束条件和载荷条件并加载。