基于Romax Design的车用减速器齿轮修形与接触分析
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第 57 卷 第 5 期 Vol. 57 No. 5
农业装备与车辆工程
AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING
2019 年 5 月 May 2019
doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.05.025
基于Romax Design的车用减速器齿轮修形与接触分析
谢坤琪，张开元，刘欣荣
（200082 上海市 上海理工大学 机械工程学院）
[ 摘要 ] 目前减速器大多存在齿轮磨损、振动冲击、噪音大等问题，齿轮修形被认为是可以解决此类问题
的有效技术。针对上述问题，利用 RomaxDesign 软件，以齿轮修形理论为基础，对修形前后的齿轮进行
传递误差分析、齿轮接触分析、齿根应力分析并进行了优化。结果显示，优化后齿轮传动时会更加平稳，
图 1 齿轮箱局部示意图 Fig.1 Part schematic of gearbox
0 引言
减速器是车辆动力传递的核心部件，影响着 汽车动力传递的效率以及动力传递的平稳性。齿 轮作为减速器的关键部件，其质量以及传递效率 直接作用于减速器，若加工质量或装配公差不达 标，则会在工作中产生啮合冲击、齿轮偏载现象， 引起剧烈振动和噪音，影响承载性能。目前，齿 轮修形 [1] 作为改善齿轮性能的一种方法已经得到 国内外一致认同，合理地修形可以提高齿轮的传 递性能，延长齿轮的使用寿命 [2]。
收稿日期 : 2018-04-17 修回日期 : 2018-05-03
三要素包括：最大修形量、修形曲线、修形长度，
且需要考虑主从动轮彼此之间的分配关系。齿廓
修形最关键的部分就是修形量的选取 [4]。本文采
用齿轮手册 [5] 所推荐的公式
)D1u = 5 + 0.04Wt (1) D2u = 0.04Wt
噪音将更加小；齿轮的齿根应力也得到了降低。
[ 关键词 ] 齿轮修形；减速器；RomaxDesign；接触分析
[ 中图分类号 ] TH132.413；U463.212
[ 文献标识码 ] A
[ 文章编号 ] 1673-3142(2019)05-0096-03
Gear Modification and Contact Analysis of Vehicle Decelerator Based on Romax Design
式
中：Wt——
单
位
齿
宽
载
荷，
Wt =
Ft b]Ng
பைடு நூலகம்
；
Ft——齿轮切向力；b——齿宽。
1.2 齿向修形
齿向修形是指沿齿宽方向对齿面进行微调，
使齿面偏离标准齿面的修形方法。齿向修形可分
为齿端修形、鼓形修形和螺旋角修形。 齿端修形量 [6]
Ca=0.5（fsh+1.5fHβ）+5~10 (2) 鼓形修行量 [7]：
Xie Kunqi, Zhang Kaiyuan, Liu Xinrong (School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China) [Abstract] At present, gear decelerators often have problems such as gear wear, vibration shock, and loud noise. Gear modification is considered to be an effective technology that can solve such problems. In response to the above problems, using Romax Design software, based on the gear modification theory, transmission error analysis, gear contact analysis, and root stress analysis of the gears before and after modification were optimized. The results show that the optimized gear transmission will be more stable and the noise will be even smaller; the tooth root stress of the gear will also be reduced. [Key words] gear modification; decelerator; Romax Design; contact analysis
本文基于 Romax Design 软件 , 利用其出色的 仿真分析功能。对某品牌车用减速器进行齿轮修 形，确定其修形参数 [3]，通过传递误差分析、齿 轮接触分析、齿根应力分析，来对比说明修形前 后齿轮性能的提升。
1 齿轮修形
1.1 齿廓修形 齿廓修形主要是合理地切削去掉齿轮副啮合
干涉的部分，即切掉齿根或齿顶的干涉部分，其
当
bca1 b
<1 时，bca1 =
2Fm b Fby Cc
得 Cc =
2Fm Fby bCc
(3)
当
bca1 b
H
1时，bca1 = 0.5b +
Fm Fby Cc
得 Cc = 0.5Fby +
Fm bCc
螺旋线修形量 [8]
Ch
=
Fby
-
Fm Cc b
(4)
第 57 卷第 5 期
谢坤琪等：基于 RomaxDesign 的车用减速器齿轮修形与接触分析
97
式中：Cγ——轮齿综合刚度；fsh——啮合齿向误 差分量；fHβ——螺旋线倾斜偏差；fβy——齿轮啮 合歪斜度；Fm——传递圆周力；b——齿宽。
2 未修形齿轮箱的仿真分析
根据表 1 数据建立减速器模型，局部示意如 图 1 所示。对未修形的齿轮箱做仿真分析，得出 运载时齿轮所受法相载荷和齿根应力。
农业装备与车辆工程
AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING
2019 年 5 月 May 2019
doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.05.025
基于Romax Design的车用减速器齿轮修形与接触分析
谢坤琪，张开元，刘欣荣
（200082 上海市 上海理工大学 机械工程学院）
[ 摘要 ] 目前减速器大多存在齿轮磨损、振动冲击、噪音大等问题，齿轮修形被认为是可以解决此类问题
的有效技术。针对上述问题，利用 RomaxDesign 软件，以齿轮修形理论为基础，对修形前后的齿轮进行
传递误差分析、齿轮接触分析、齿根应力分析并进行了优化。结果显示，优化后齿轮传动时会更加平稳，
图 1 齿轮箱局部示意图 Fig.1 Part schematic of gearbox
0 引言
减速器是车辆动力传递的核心部件，影响着 汽车动力传递的效率以及动力传递的平稳性。齿 轮作为减速器的关键部件，其质量以及传递效率 直接作用于减速器，若加工质量或装配公差不达 标，则会在工作中产生啮合冲击、齿轮偏载现象， 引起剧烈振动和噪音，影响承载性能。目前，齿 轮修形 [1] 作为改善齿轮性能的一种方法已经得到 国内外一致认同，合理地修形可以提高齿轮的传 递性能，延长齿轮的使用寿命 [2]。
收稿日期 : 2018-04-17 修回日期 : 2018-05-03
三要素包括：最大修形量、修形曲线、修形长度，
且需要考虑主从动轮彼此之间的分配关系。齿廓
修形最关键的部分就是修形量的选取 [4]。本文采
用齿轮手册 [5] 所推荐的公式
)D1u = 5 + 0.04Wt (1) D2u = 0.04Wt
噪音将更加小；齿轮的齿根应力也得到了降低。
[ 关键词 ] 齿轮修形；减速器；RomaxDesign；接触分析
[ 中图分类号 ] TH132.413；U463.212
[ 文献标识码 ] A
[ 文章编号 ] 1673-3142(2019)05-0096-03
Gear Modification and Contact Analysis of Vehicle Decelerator Based on Romax Design
式
中：Wt——
单
位
齿
宽
载
荷，
Wt =
Ft b]Ng
பைடு நூலகம்
；
Ft——齿轮切向力；b——齿宽。
1.2 齿向修形
齿向修形是指沿齿宽方向对齿面进行微调，
使齿面偏离标准齿面的修形方法。齿向修形可分
为齿端修形、鼓形修形和螺旋角修形。 齿端修形量 [6]
Ca=0.5（fsh+1.5fHβ）+5~10 (2) 鼓形修行量 [7]：
Xie Kunqi, Zhang Kaiyuan, Liu Xinrong (School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China) [Abstract] At present, gear decelerators often have problems such as gear wear, vibration shock, and loud noise. Gear modification is considered to be an effective technology that can solve such problems. In response to the above problems, using Romax Design software, based on the gear modification theory, transmission error analysis, gear contact analysis, and root stress analysis of the gears before and after modification were optimized. The results show that the optimized gear transmission will be more stable and the noise will be even smaller; the tooth root stress of the gear will also be reduced. [Key words] gear modification; decelerator; Romax Design; contact analysis
本文基于 Romax Design 软件 , 利用其出色的 仿真分析功能。对某品牌车用减速器进行齿轮修 形，确定其修形参数 [3]，通过传递误差分析、齿 轮接触分析、齿根应力分析，来对比说明修形前 后齿轮性能的提升。
1 齿轮修形
1.1 齿廓修形 齿廓修形主要是合理地切削去掉齿轮副啮合
干涉的部分，即切掉齿根或齿顶的干涉部分，其
当
bca1 b
<1 时，bca1 =
2Fm b Fby Cc
得 Cc =
2Fm Fby bCc
(3)
当
bca1 b
H
1时，bca1 = 0.5b +
Fm Fby Cc
得 Cc = 0.5Fby +
Fm bCc
螺旋线修形量 [8]
Ch
=
Fby
-
Fm Cc b
(4)
第 57 卷第 5 期
谢坤琪等：基于 RomaxDesign 的车用减速器齿轮修形与接触分析
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式中：Cγ——轮齿综合刚度；fsh——啮合齿向误 差分量；fHβ——螺旋线倾斜偏差；fβy——齿轮啮 合歪斜度；Fm——传递圆周力；b——齿宽。
2 未修形齿轮箱的仿真分析
根据表 1 数据建立减速器模型，局部示意如 图 1 所示。对未修形的齿轮箱做仿真分析，得出 运载时齿轮所受法相载荷和齿根应力。