基于CATIA和Adams的汽车主减速器弧齿锥齿轮参数化设计与研究

摘要

随着社会的发展与进步，人们对汽车稳定性的要求越来越高。弧齿锥齿轮在啮合过程中，至少有两对以上的轮齿同时进行啮合，其重合度明显大于直齿锥齿轮副，因此在高速运转过程中可以降低振动和噪声。此外齿面还可以通过研磨或者磨削提高齿面光洁度和齿面的精度，从而提高了传动的质量。并且弧齿锥齿轮不易发生根切现象，即便存在根切现象也不会对齿轮的强度产生很大的影响。
　　 本文主要的研究内容包括以下几个方面：
　　 (1)通过对弧齿锥齿轮形成的原理及啮合理论进行研究，确定了弧齿锥齿轮球面渐开线、齿顶圆、齿根圆以及齿形线的参数方程。并根据这些方程确定了形成曲线的关键点，在CATIA中完成了单个轮齿的齿廓建模，最后通过实体建模完成了弧齿锥齿轮的参数化设计工作。
　　 (2)利用VB对CATIA进行了二次开发，并创建了了基于VB的弧齿锥齿轮大轮及小轮的可执行文件。再进行相似部件的设计时，可以利用该执行文件方便、快捷、准确的完成齿轮副建模。
　　 (3)将设计完成的主从动齿轮在CATIA软件中进行装配，并将装配好的齿轮副进行静态及动态干涉分析，以避免由于干涉造成动力学分析不准确。将不存在干涉的齿轮副通过接口软件simdesigner导入到Adams中，并进行相关的约束及载荷的添加，建立虚拟样机。
　　 (4)因为碰撞接触力仿真分析的关键在于确定接触刚度、阻尼系数、动静摩擦系数等接触参数。所以在设置碰撞参数的过程中首先对赫兹碰撞理论进行了研究，确定了碰撞刚度，然后根据相关经验对其它参数进行了设置。因为不同压力角的齿轮副，其运动学和动力学是不相同的，所以本文对不同压力角的齿轮副进行了研究分析。研究表明，随着压力角的增大，啮合力先增大后减小。
　　 (5)在齿轮的设计制造及齿轮副的装配过程中，不可避免的会存在误差。本文介绍了一些常见的制造及安装误差，然后在常见安装误差存在的前提下对齿轮副进行了运动学和动力学分析。分析表明，在安装误差存在的条件下，齿轮啮合力波动量明显增大，这说明齿轮副的振动和噪声将会增大。