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推土機重載齒輪強度的有限元分析

發布于:2024-07-31 19:30
有限元分析

      T140-1和TS140推土機,自投產以來,一直存在著終傳動齒輪強度不夠,齒面點蝕,磨損嚴重的情況。
      針對上述問題,結合引進的D6D技術,將T 140-1推土機終傳動齒輪與之對比分析,兩個機型的齒輪終傳動。
      T140-1原設計最大接觸強度超過了許用要求的1/3,這樣就會造成齒面過早的點蝕,磨損嚴重。而彎曲強度有2項不合格,易造成齒面斷裂。計算結果與實際反饋回來的信息是一致的。即終傳動軸齒輪,中間軸點蝕磨損嚴重,中間軸,大齒圈強度不足,經常發生斷裂。
      D6D接觸強度滿足要求,彎曲強度富裕,這樣齒輪不但能抗點蝕和磨損,而且強度很高,能夠承受較大的沖擊載荷。
      (1)通過對D6D齒輪進行分析計算,它的變位系數在1.4-1.6之間,屬于大變位齒輪設計。而變位齒輪的最大特點之一就是正變位系數越大,齒廓曲率半徑越大,嚙合角越大,齒根越厚,從而可提高齒輪的彎曲強度,抗磨損和點蝕。而T140-1的變位系數在0.3 -0.9之間,沒有突破變位系數為1的約束。
      由表可以看出,變位系數越大,齒形系數Y越大,即齒根彎曲許用應力越大。抗彎曲強度提高的比率幅度隨著齒數的增加有所下降,但總的趨勢是隨變位系數x的增加而增加。
      (2)變位系數對齒面接觸強度影響的有限元分析
      我們一般是用嚙合節點上的接觸應力來判斷齒面接觸強度。該點的接觸應力與該點的綜合曲率半徑的平方根成反比。曲率半徑越大,接觸應力越小,而要使綜合曲率半徑R增大,就必須要使嚙合角增大,也就是必須要使齒輪的變位系數和增大才行。相應潤滑油膜厚度也增大,從而能夠有效地減輕齒面磨損起到防止點蝕的效果,并減輕齒面的接觸壓應力。
      在前面我們提到了為了提高齒輪的強度,變位系數越大,效果越好。而目前我國所執行的齒輪設計標準,只能滿足于x< 1,當x>1時,則不適用。為此需要對設計計算方法進行修改,具體計算方法見表。比較Sa,S a要均大于0.25 m,即兩值要接近。
      (3)利用模擬切削軟件程序,采用模擬切削方法看嚙合情況并對齒根槽寬要進行驗算。保證有足夠的空間,滿足刀具刀尖強度的要求,以及相嚙合點齒頂與齒根不發生干涉。  聲以上三點不能全部滿足,則要修改式尺寸,并進行重新計算,直到滿足為止,然后進行以下計算。其它齒輪參數計算公式等同于GB標準。
      采用以上方法計算的齒輪,由于采用大變位系數,因此滾刀需要特殊設計,對于少齒數大變位系數小輪,滾刀的齒形角將選擇小于20°的齒形角。對于多齒數,大變位系數的大輪,滾刀的齒形角將選取大于20°的齒形角,以滿足刀具使用及設計要求,最后要滿足滾刀法向齒形角。


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