齿轮的主要失效形式有：齿根断裂、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形五种。通常只按照保证齿根弯曲疲劳强度，以及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。闭式齿轮传动中，通常以保证齿面接触疲劳强度为主，但对于齿面硬度高、齿芯强度低或材质很脆的齿轮，则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。本文对直齿圆柱齿轮采用了保证齿根弯曲疲劳强度以及保证齿面接触疲劳强度两种校核准则。图3为接触应力图，接触应力最大值为293. 553 MPa。远远小于接触疲劳极限应力值，满足齿面接触疲劳强度准则。

 

    有限元软件中的综合等效应力Von Mises Stress(SEQV )，就是力学中的冯米塞斯应力，它反映了齿轮上各主应力差值的大小。一般来讲，h值越大的区域，材料越容易出现形变，随之是齿轮发生破坏，图4为齿轮接触综合等效应力云图。综合等效应力基本分布在接触点，齿根以及与齿轮轴的连接处，与实际情况相符。其最大综合等效应力为165. 13 MPa。综合等效应力远小于屈服极限强度。齿轮设计合理，满足设计要求。

 

1.2直齿锥齿轮有限元分析与强度校核

    笛卡儿坐标系下，圆锥齿轮的空间面渐开线曲线方程可以表达为

 

式中r-齿轮的起始半径；

      α-基圆锥半锥角，可以由节锥角、啮合角求出；

      β-啮合面上起始线段与瞬时回转轴之间的夹角，是个变量，对于基圆锥上渐开线的始

        点，β=0。

 

    为绘制精确的渐开线，可以把渐开线划分为满足工程需求的若干个分点，用样条曲线来近似替代渐开线。为保证准确性，每个分点之间渐开线弧的曲率不能变化过大。首先，计算渐开线在基圆与齿顶圆之间渐开线的弧长值；其次，根据精度要求等分弧长，每一单位弧的末点坐标利用其始点坐标由弧长公式反求该点R值代人式（1-1)求得。弧长公式如式（1-2)

 

式中 s-弧长；

      β0-一弧长始点的自变量值。

    根据图5可知，齿轮的齿顶变形最大，符合实际情况。齿轮的实际变形为5. 66 x 10 -9 mm，不会对齿轮的运行造成影响。

 

 

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