中国工业软件的发展相比发达国家还比较落后,特别是齿轮传动设计分析类软件。随着工业互联网和工业APP的发展,中国工业软件的发展将迎来一个高潮。齿轮的啮合刚度和承载接触分析(LTCA)对于齿轮传动系统动力学分析至关重要,为此,基于SYSWARE.IDE工业互联网平台,应用Ease-off差齿面拓扑进行齿面啮合信息解析,开发了圆柱齿轮承载接触分析工业APP。通过算例输出了拓扑修形梯度图、接触线瀑布图、传动误差曲线、时变啮合刚度、承载传动误差变化曲线、齿面载荷分布状况、载荷齿间分担比等齿面信息。

采用Matlab软件,运用三维有限元法获得了直齿轮齿面的柔度矩阵,对比分析了三种柔度矩阵的计算方法;建立了直齿轮啮合副的线接触和面接触两种轮齿承载接触分析模型,获得了齿轮副的啮合刚度,并分析了齿轮轮缘厚度、腹板厚度、施加载荷以及不同接触模型对啮合刚度的影响。研究结果表明:两种接触模型情况下获得的啮合刚度误差较小。轮缘厚度较小时,对啮合刚度影响较大;而腹板的厚度对啮合刚度的影响较小。在算例给定的参数下,当轮缘厚度与模数的比值大于3. 5左右时,轮缘厚度对啮合刚度的影响趋于平缓。

基于考虑系统啮合错位量的齿面接触分析原理,以某航空减速器弧齿锥齿轮齿面设计为例,分析并建立啮合错位量计算模型,计算在制造误差、装配误差及加载变形等影响因素下的系统啮合错位量,开展了考虑系统啮合错位量的齿面设计,获得了齿面接触印痕(简称TCA)、加载印痕(简称LTCA)、传动误差、齿面相对滑动速度、齿面温升及工程应用中的装配印痕和磨合印痕,生成了齿轮副加工参数。实物齿轮通过疲劳试验考核,验证了上述设计方法的准确性,对弧齿锥齿轮的设计、生产和应用提供了一种参考。