1、齿轮微观几何分析简介Introduction of Micro Geometry Analysis7月 , 2007刘强 , 产品工程师Copyright 2007Romax Technology Ltd.内容 优化齿面接触图像 (contact pattern) 最小化传动误差 (TE) 最大化齿轮承载能力 (gear durability)齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义如何应用如何应用如何应用如何应用 RomaxDesigner进行微观进行微观进行微观进行微观几何分析几何分析几何分析几何分析 简单分析实例*
2、RomaxDesigner 提供专门模块以进行自动齿轮微观优化Copyright 2007Romax Technology Ltd.齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义Copyright 2007Romax Technology Ltd.齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮几何微观分析是在微米 (um)的量级上进行的 。由于设计公差 ，生产误差 ，装配误差以及系统变形 ，实际工作中的齿轮副无法按照理想的情况啮合 。因此会产生一系列的问题 ，
3、例如高接触应力和高传动误差(TE)。与其大量增加投资以获得极小齿轮质量提高 ，齿轮微观修形是一个实际而有效的方法 。它弥补了以上提到的那些公差或者误差以得到较理想的齿轮啮合质量 。磨齿和剃齿都可以用于齿轮微观修型 。这不需要大量增加设备投资 ，同时可以显著提高齿轮啮合质量 ，以致提高最终产品质量 。微观几何分析的意义微观几何分析的意义微观几何分析的意义微观几何分析的意义Copyright 2007Romax Technology Ltd.齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿向修形齿向修形齿向修形齿向修形 齿顶和齿根修
4、缘 齿向斜度 齿向鼓形齿廓修形齿廓修形齿廓修形齿廓修形 齿顶和齿根修缘 齿廓斜度 齿廓鼓形对角修形对角修形对角修形对角修形 齿向两端斜度变化 齿廓斜度零点位置微观几何修形内容微观几何修形内容微观几何修形内容微观几何修形内容Copyright 2007Romax Technology Ltd.齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿面接触图像齿面接触图像齿面接触图像齿面接触图像接触斑点接触斑点接触斑点接触斑点 最大载荷最大载荷最大载荷最大载荷 边界载荷边界载荷边界载荷边界载荷接触斑点显示载荷在齿向和齿廓方向的分布情况 。最
5、大载荷应该出现在接触面积的中央区域 。其值应该尽量最小化以提高齿轮承载能力 。边界载荷应该为最大载荷的 60% -70% 为宜。齿轮啮合错位齿轮啮合错位齿轮啮合错位齿轮啮合错位 微观修形微观修形微观修形微观修形输入输入输入输入 输入输入输入输入输出输出输出输出齿面接触图像齿面接触图像齿面接触图像齿面接触图像Copyright 2007Romax Technology Ltd.齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义最大载荷最大载荷最大载荷最大载荷边界载荷边界载荷边界载荷边界载荷如您想查看齿面接触图像 , 请在当 Micro
6、-geometry 窗口为当前窗口时 ，从菜单中选择Analysis - Analysis Micro Geometry点选 3D 页并选择 Contact Load 按钮选择选择选择选择Contact Load通过齿面微观修通过齿面微观修通过齿面微观修通过齿面微观修形我们可以获得形我们可以获得形我们可以获得形我们可以获得优化的接触面图优化的接触面图优化的接触面图优化的接触面图像像像 像齿面接触图像齿面接触图像齿面接触图像齿面接触图像Copyright 2007Romax Technology Ltd.rb2rb1Gear 2Gear 1 传动误差定义为传动方向上的线型偏差 。 或者 ，可定义
7、为两轮相对转动误差 ，定义如下122 zzTE = 12 222rbTE = 传动误差传动误差传动误差传动误差 (TE)齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义 传动误差 (TE) 是齿轮啸叫的激励源 。传动误差对制造误差十分敏感 。Copyright 2007Romax Technology Ltd.齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义RomaxDesigner中的微观几何分析模块可以计算传动误差以及传动误差的谐振 。传动误差传动误差传动误差传动
8、误差传动误差传动误差传动误差传动误差TE谐振谐振谐振谐振 使用 RomaxDesigner进行微观修形可以弥补制造误差 ，减小传动误差 。并减弱其各个谐振的振幅 。傅立叶变换傅立叶变换傅立叶变换傅立叶变换从时域到频域从时域到频域从时域到频域从时域到频域Copyright 2007Romax Technology Ltd.齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何修型可以通过以下两个方面影响齿轮承载能力 齿轮应力 , 例如接触应力 (通过 KH 系数 ) 闪点温度 , （根据 AGMA 标准 ）齿轮承载能力齿轮承载
9、能力齿轮承载能力齿轮承载能力齿轮接触应力齿轮接触应力齿轮接触应力齿轮接触应力齿面承载系数 KH 影响到接触应力的计算结果 。其值反映载荷在齿向上的分布情况 。实际接触应力 (ISO 6336/2)名义接触应力许用接触应力Copyright 2007Romax Technology Ltd.齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义齿轮微观几何分析的内容和意义闪点温度闪点温度闪点温度闪点温度在考虑齿轮承载能力时 ，除了安全系数和应力值 ，我们还需要考虑其他因素 ，例如胶合 。高闪点温度 (Tf) 是造成胶合的主要原因 。它是在齿面啮合点上由摩擦造成的瞬时
10、高温。 RomaxDesigner可以计算闪点温度以便用户校核其是否在安全范围内 。为了防止胶合 ，我们可以进行齿轮微观修型以提高啮合质量 ，让齿轮副更平稳的啮合，从而产生较少量的热量 。我们同时也可以采用粘稠度高的润滑油 ，这样可以增加油膜厚度 ，防止齿面金属直接接触 。齿轮承载能力齿轮承载能力齿轮承载能力齿轮承载能力Copyright 2007Romax Technology Ltd.如何应用如何应用如何应用如何应用 RomaxDesigner 进行进行进行进行微观几何分析微观几何分析微观几何分析微观几何分析Copyright 2007Romax Technology Ltd.如何应用 R
11、omaxDesigner 进行微观几何分析 请先打开一个Detailed Gear Sheet窗口 。 选择一个工况 ，双击 Load Case 运行齿轮强度计算 。计算得到 KHBeta值为 1.397。 强度校核认为齿轮不合格 。驱动轮的接触应力安全系数为 0.964，小于 1。 从菜单中选择Tools- Micro Geometry手动修型手动修型手动修型手动修型双击 Load Case 进行强度计算Copyright 2007Romax Technology Ltd.如何应用 RomaxDesigner 进行微观几何分析接着 Micro Geometry 窗口将弹出 ，双击 Right
12、 Flank Target Form（图中高亮 ）以打开 Gear Flank Modification 界面界面界面界面手动修型手动修型手动修型手动修型点击这里点击这里点击这里点击这里来修改来修改来修改来修改Copyright 2007Romax Technology Ltd.如何应用 RomaxDesigner 进行微观几何分析接着 ，在打开的窗口中您可以在相应输入框中输入期望的修型量 。在这个例子中，我们输入10 um crowning.齿顶齿根修缘鼓形斜度手动修型手动修型手动修型手动修型点击 Update Graph 查看变化点击 OK 确认并返回Copyright 2007Romax
13、 Technology Ltd.如何应用 RomaxDesigner 进行微观几何分析回到 Micro Geometry 窗口 ，选择菜单Analysis -Edit Analysis Case在弹出的窗口中 ，在下拉框中选择一个 工况 。然后选择 Link to Case，接着点击 Accept.微观几何分析微观几何分析微观几何分析微观几何分析Copyright 2007Romax Technology Ltd.如何应用 RomaxDesigner 进行微观几何分析微观几何分析微观几何分析微观几何分析微观几何分析回到 Micro Geometry 窗口 ，选择菜单Analysis - Ana
14、lysis Micro Geometry点击点击点击点击 OK微观几何分析结果将显示出来 。现在 ，我们可以点击不同的按钮或者页面以查看不同计算的结果 。Copyright 2007Romax Technology Ltd.如何应用 RomaxDesigner 进行微观几何分析微观几何分析微观几何分析微观几何分析微观几何分析点击 Set to Case按钮 ，以将微观几何分析的计算结果载入其他的计算模块 。在这里我们可以看到 ，当考虑到微观几何时 ， KHBeta系数的计算结果为 1.241.选择此项 !现在 ，回到原来的 Detailed Gear Sheet 窗口 ，重新进行强度计算 ，可以得到提高了的驱动轮接触强度安全系数 ：1.0060.964Pinion Wheel1.112New1.065OldRomax TechnologyUK Head OfficeRutherford HouseNottingham Science and Technology ParkNottinghamNottinghamshireNG7 2PZUnited KingdomT: +44 (0)115 951 8800F: +44 (0)115 951 8801E:
