基于空间展成法加工原理,推导了等变位斜齿锥齿轮的齿面数学模型和齿面接触线方程,建立了7齿对齿面接触的有限元动态分析模型,获得了啮合周期内边缘接触的位置、不同负载下齿面接触应力和齿根弯曲应力的变化曲线,分析了斜齿锥齿轮稳定啮合时法向接触力的变化规律和轮对重合度。结果表明,斜齿锥齿轮齿对在进入和退出啮合时均发生了边缘接触,整个啮合过程的接触力曲线较为平滑,在3齿啮合区附近呈近对称分布且具有较高的重合度,最大弯曲应力出现在大轮大端和小轮小端的齿根过渡圆角附近。

通过齿面方程精确计算齿面网格节点坐标,根据网格节点密度要求,均匀划分网格节点,对齿根过渡曲线网格进行加密处理,直接导入有限元软件生成精确的弧齿锥齿轮啮合传动的有限元模型。设计了具有不同几何传动误差的齿面,利用有限元软件进行轮齿承载接触分析,分析了不同几何传动误差的齿轮副的接触应力、承载传动误差;基于模态叠加法对弧齿锥齿轮进行振动响应分析,得到振动位移、速度、加速度。对比结果表明,在载荷200 Nm的工况下,随着几何传动误差的增大,边缘接触程度减小,承载传动误差上下幅值波动减小44%,且对应的振动位移、速度和加速度减小,有效减小了变形和振动。