齿面接触应力

killer4414

主动齿的齿面接触应力（不修形）最大的地方为什么总是靠近齿根，从动齿刚好相反，在齿顶的位置？

henrymao

你的图看着不像是不修形的接触应力图。

个人理解，仅供参考。
1，首先我们看重合度的概念。重合度是1.3的时候，其实在齿轮啮合过程中认为大部分时间是1颗齿啮合。小部分时间是2颗齿在啮合。平均下来是1.3颗齿在啮合。
2，那么对应力分析来说，1颗齿啮合的时候，这颗齿承受所有的力。2颗齿啮合的时候承受的力一定会变小。
3，那么从上面分析，最大的力应该在齿轮中间部分，齿顶和齿根处接触应力应该是比较低的。
4，然后我们看扭矩的定义。扭矩是力乘以距离。接触点离圆心越近，那么这个点上的力会越大。从这个分析，那么应该是主动轮的齿根处力是最大的。
所以接触应力应该是结合了3和4两点，其接触应力最大的地方应该是齿中部以下到齿根啮合点之间。重合度越大，这个点会往齿中部移动，重合度越小那么会往齿根接触点移动。
被动轮上的力和主动轮承受的力是一样的，这是物理定律，力的大小相等方向相反。那么既然主动轮最大的力在齿轮中点到齿轮齿根之间，那么被动轮的最大力一定是在齿轮中部到齿轮齿顶之间。这是齿轮的啮合规律所决定的。因为主动轮的齿根的接触点一定会在被动轮的齿顶部分。看看齿轮的啮合动画就知道了。

上图中如果没有齿端两边变小的趋势的话，和我讲的应该是完全匹配的。

killer4414

图片是加了点鼓形。主动齿的齿根部位应该是双齿啮合区域啊？

henrymao

以上呢是根据你的描述我猜测的软件制作者的思路。
但是呢，接触应力除了考虑力还要考虑曲率半径的。一般齿顶处的曲率半径是大于齿根处的。
所以我认为你使用的分析软件做的运动接触应力分布图是不正确的。
*被动轮承受的扭力也是恒定的。所以其受力也是应该是齿顶小，齿根大的。
和上面的描述冲突了，问题在于我们忽略了压力角对力的影响。我们所有的描述都没有考虑方向。产生应力的力和我们传递扭矩的力方向不一样，大小也不一样。

本人未做过相关深入研究，但是我们来看看齿轮手册对最大应力点的说明。

齿轮手册对接触应力的计算，他引入了ZB和ZD两个概念。
ZB是把小齿轮节点处的接触应力转化到小轮啮合区内界点B处的接触应力系数。
ZD是把大论节点处的接触应力转化到大论啮合区内界点D处的接触应力系数。
界点的意思就是我上面介绍的，齿轮啮合由2颗齿变为1颗齿啮合的临界点。根据齿轮手册图2.5-8（2-110页）可以看到，齿轮手册认为的大小齿轮的最大应力点应该在大小齿轮接近齿根处的界点上。齿轮手册的算法计算齿轮最大应力的位置就在这里。

我个人认为齿轮手册的是对的，我个人认为你使用的软件被动轮最大应力在齿顶的结算结果不可靠。
你可以关注下结果数值，看看大小齿轮的最大应力值是不是一样的。如果是一样的，那么基本可以断定软件设计者偷懒了，直接认为力的作用是相互的，力相等那么应力值应力值也相等。但是忽略了大小齿轮齿面曲率半径是不一样的这点。
所以判断你的软件结果对不对，看看两个齿轮的最大应力值是不是一样或者接近就可以了。如果是一样或者差别很小，那么可以判断你的软件计算结果不可靠。软件设计者对齿轮的认识还有待提高。

henrymao

killer4414 发表于 2018-12-19 21:28
图片是加了点鼓形。主动齿的齿根部位应该是双齿啮合区域啊？

你看明白了1,2,3没看明白4的意思

henrymao

4的意思：假如施加恒定扭矩。齿根处的力最大，齿顶处的力最小。力最大的接触应力肯定大。
结合1,2,3的意思，齿轮的最大接触应力应该在双齿啮合变为单齿啮合的临界点上。
这个临界点重合度越大会越靠近中点，重合度越接近1会越靠近齿根。

henrymao

关于被动轮最大接触应力在齿顶我是不认同的。
具体原因可能写的太多，论坛要审核，你可以明天再来看看。

lihutou

这是什么软件啊

lingshi001

这就是齿角决定的，因为齿轮大小不一样

killer4414

lihutou 发表于 2018-12-21 11:36
这是什么软件啊

MASTA软件