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航空弧齿锥齿轮低敏感度齿面优化设计

董红涛 任鸿飞 游志伟 薛成

董红涛,任鸿飞,游志伟, 等. 航空弧齿锥齿轮低敏感度齿面优化设计[J]. 机械科学与技术,2023,42(6):898-905 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220044
引用本文: 董红涛,任鸿飞,游志伟, 等. 航空弧齿锥齿轮低敏感度齿面优化设计[J]. 机械科学与技术,2023,42(6):898-905 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220044
DONG Hongtao, REN Hongfei, YOU Zhiwei, XUE Cheng. Optimization Design of Low Sensitivity Tooth Surface of Aviation Spiral Bevel Gear[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(6): 898-905. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220044
Citation: DONG Hongtao, REN Hongfei, YOU Zhiwei, XUE Cheng. Optimization Design of Low Sensitivity Tooth Surface of Aviation Spiral Bevel Gear[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(6): 898-905. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220044

航空弧齿锥齿轮低敏感度齿面优化设计

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220044
详细信息
    作者简介:

    董红涛(1980−),高级工程师,硕士,研究方向为航空发动机传动系统设计及试验研究,dht518@163.com

  • 中图分类号: V232.8

Optimization Design of Low Sensitivity Tooth Surface of Aviation Spiral Bevel Gear

  • 摘要: 为了降低弧齿锥齿轮的齿面接触印痕关于安装距偏差(又称安装误差)的敏感度,需要开展某航空弧齿锥齿轮的低敏感度齿面优化设计。在轮齿承载接触分析(Loaded tooth contact analysis,LTCA)技术中,引入齿轮副的安装误差,形成了计及安装误差的轮齿接触分析(Error loaded tooth contact analysis,ELTCA)方法,基于ELTCA建立了齿面接触印痕与安装误差间的内在关系;借助接触印痕的量化描述,获得了齿面接触印痕关于安装误差的敏感度矩阵;基于局部综合法建立敏感度关于齿面接触参数的优化设计目标函数,形成弧齿锥齿轮的低敏感度齿面优化设计模型;采用神经网络与遗传算法进行求解,获得了低敏感度齿面的切齿参数;算例结果表明,优化后的齿面接触印痕关于安装误差的敏感度较优化前降低了78.87%。
  • 图  1  弧齿锥齿轮的错位量

    图  2  齿面接触印痕划分模型

    图  3  接触印痕面积计算

    图  4  接触印痕中心定义

    图  5  算法流程框图

    图  6  全量误差下75°接触印痕

    图  7  全量误差下45°接触印痕

    图  8  全量误差下优化后接触印痕

    图  9  75°下印痕特征参数误差

    图  10  45°下印痕特征参数误差

    图  11  优化后印痕特征参数误差

    表  1  弧齿锥齿轮轮齿基本参数

    参数名称参数数值
    小轮齿数 36
    大轮齿数 45
    压力角/(°) 20
    大端模数/mm 1.500
    中点螺旋角/(°) 20
    轴交角/(°) 100
    齿轮宽度/mm 8
    齿顶高系数 0.85
    顶隙系数 0.18800
    径向变位系数 0.1737
    切向变位系数 0
    最大侧隙/mm 0.28
    最小侧隙/mm 0.2
    大轮旋向(1为右旋,2为左旋) 2
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    表  2  动力与安装误差参数

    小轮扭矩/Nm大轮扭矩/Nm啮合力/N最大错位量
    9.026511.3233.4139Hp/mm−0.05
    Hg/mm0.05
    V/mm0.078
    ∆Σ/rad−0.00045
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    表  3  优化前后2阶接触参数

    工况接触迹线与
    根锥的夹角β/(°)
    传动比1阶
    导数η
    接触椭圆的长轴
    与齿宽之比δ
    第一组参数75−0.010.23
    第二组参数45−0.010.23
    优化后60.51330.00470.1601
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-19
  • 录用日期:  2021-06-19
  • 刊出日期:  2023-06-25

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