礦用提升機鋼絲繩換繩車同步齒輪特性分析（3）(圖文)

時間：2024-06-26 10:22:59  點擊數：

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3 同步齒輪靜強度分析及模型驗證
3.1 齒輪部件建模
采用理論分析與有限元分析相結合的方法，對同步齒輪嚙合傳動進行研究。同步齒輪結構參數如表1所列。
 

在 SolidWorks 中對同步齒輪進行建模并調整，確保同步齒輪不會出現干涉。為了提高仿真精度和數據的可靠性，對靜強度仿真過程中參與嚙合的幾對輪齒表面網格化。齒面網格細化模型如圖5所示。
 
3.2 理論計算
Hertz 接觸理論是研究疲勞、摩擦及任何有接觸體相互作用的基本理論。在齒輪嚙合過程中，將齒輪的接觸問題等效為兩圓柱面的接觸問題。赫茲接觸應力
 
式中，各相關參數及其含義可由《機械設計手冊》查得。同步齒輪材料參數如表2所列。
表2 同步齒輪材料參數
 
根據同步齒輪結構以及送繩機構實際工況條件，齒輪傳遞轉矩為6000 N·m，Fn=T/R，齒寬 b=120 mm，節圓的半徑 R=300 m m。將各數據代入式(9)得齒面接觸應力為415MPa。

齒根彎曲應力
 
式中：YF 為齒廓系數，YF=1；YS 為應力修正系數，YS=1；KA 為使用系數，KA=1.25；KV 為動載系數，KV=1；KFβ 為螺旋分布系數，KFβ=1；KFα 為載荷分布系數，KFα=1。將各數據代入式(10)，可得齒根彎曲應力為100.42MPa。

3.3 仿真計算
經過計算，同步齒輪嚙合重合度為1.78。在齒輪中 心孔添加轉動副，并施加6000 N·m 轉矩。考慮鏈條上加裝摩擦墊塊增加了送繩時的摩擦力，故齒面摩擦因數設置為0.2。分別提取齒面與齒根單元進行靜強度分析，應力云圖如圖6、7所示。
   
由圖6、7可知，齒面zui大接觸應力出現在齒面分度圓附近，為449.6M Pa；zui大彎曲應力出現在接觸齒面對側齒根，為102.38MPa。仿真結果與理論計算結果對比如表3所列，可見有限元模型計算結果與理論計算結果相一致，接觸應力的誤差為8.3%，彎曲應力的誤差為1.9%，選取材料的安全系數為2，則計算結果均低于材料許用應力792M Pa，說明該模型精度可靠，齒輪滿足靜強度計算需求。