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推土机重载齿轮强度的有限元分析

发布于:2024-07-31 19:30
有限元分析

      T140-1和TS140推土机,自投产以来,一直存在着终传动齿轮强度不够,齿面点蚀,磨损严重的情况。
      针对上述问题,结合引进的D6D技术,将T 140-1推土机终传动齿轮与之对比分析,两个机型的齿轮终传动。
      T140-1原设计最大接触强度超过了许用要求的1/3,这样就会造成齿面过早的点蚀,磨损严重。而弯曲强度有2项不合格,易造成齿面断裂。计算结果与实际反馈回来的信息是一致的。即终传动轴齿轮,中间轴点蚀磨损严重,中间轴,大齿圈强度不足,经常发生断裂。
      D6D接触强度满足要求,弯曲强度富裕,这样齿轮不但能抗点蚀和磨损,而且强度很高,能够承受较大的冲击载荷。
      (1)通过对D6D齿轮进行分析计算,它的变位系数在1.4-1.6之间,属于大变位齿轮设计。而变位齿轮的最大特点之一就是正变位系数越大,齿廓曲率半径越大,啮合角越大,齿根越厚,从而可提高齿轮的弯曲强度,抗磨损和点蚀。而T140-1的变位系数在0.3 -0.9之间,没有突破变位系数为1的约束。
      由表可以看出,变位系数越大,齿形系数Y越大,即齿根弯曲许用应力越大。抗弯曲强度提高的比率幅度随着齿数的增加有所下降,但总的趋势是随变位系数x的增加而增加。
      (2)变位系数对齿面接触强度影响的有限元分析
      我们一般是用啮合节点上的接触应力来判断齿面接触强度。该点的接触应力与该点的综合曲率半径的平方根成反比。曲率半径越大,接触应力越小,而要使综合曲率半径R增大,就必须要使啮合角增大,也就是必须要使齿轮的变位系数和增大才行。相应润滑油膜厚度也增大,从而能够有效地减轻齿面磨损起到防止点蚀的效果,并减轻齿面的接触压应力。
      在前面我们提到了为了提高齿轮的强度,变位系数越大,效果越好。而目前我国所执行的齿轮设计标准,只能满足于x< 1,当x>1时,则不适用。为此需要对设计计算方法进行修改,具体计算方法见表。比较Sa,S a要均大于0.25 m,即两值要接近。
      (3)利用模拟切削软件程序,采用模拟切削方法看啮合情况并对齿根槽宽要进行验算。保证有足够的空间,满足刀具刀尖强度的要求,以及相啮合点齿顶与齿根不发生干涉。  声以上三点不能全部满足,则要修改式尺寸,并进行重新计算,直到满足为止,然后进行以下计算。其它齿轮参数计算公式等同于GB标准。
      采用以上方法计算的齿轮,由于采用大变位系数,因此滚刀需要特殊设计,对于少齿数大变位系数小轮,滚刀的齿形角将选择小于20°的齿形角。对于多齿数,大变位系数的大轮,滚刀的齿形角将选取大于20°的齿形角,以满足刀具使用及设计要求,最后要满足滚刀法向齿形角。


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