刘 辉 潘文斌 艾永生 刘卫真

（中国航发湖南动力机械研究所，湖南 株洲 412002）

螺旋锥齿轮因其具有承载能力强、重合度高、啮合冲击小、传动平稳等特点，在航空传动系统中有着广泛应用。滑动摩擦是影响螺旋锥齿轮齿面接触应力的重要因素，因此有必要开展含摩擦的螺旋锥齿轮齿面接触应力计算研究，基于不同摩擦系数下齿轮接触分析，研究摩擦对齿面接触应力的影响。

1 螺旋锥齿轮有限元模型

螺旋锥齿轮齿面由复杂的空间曲面构成，齿面空间曲率大，自由划分网格的网格质量低，导致计算精度下降甚至结果不收敛。因此对模型进行单齿分割，对不同分割区域分别进行结构化网格划分。进行齿轮接触分析时除了对啮合接触轮齿进行网格精密划分，其余轮齿的网格进行稀疏划分，一方面全齿网格划分使得整个模型的刚度和惯性力分布均匀；另一方面也方便载荷与边界条件按真实的工况施加。最后通过环形阵列、合并网格，得到螺旋锥齿轮接触有限元模型如图1 所示。

图1 有限元接触分析模型

2 螺旋锥齿轮接触分析

螺旋锥齿轮的接触分析主要包括创建分析步、定义接触与设置边界条件。

接触分析时，齿侧间隙会导致齿轮开始接触时存在啮合冲击。为仿真时螺旋锥齿轮的啮合冲击最小，迭代过程收敛，设置多个分析步。仿真中对大轮施加一定的转角的同时，对小轮施加预定的扭矩。为了便于螺旋锥齿轮初始接触分析容易收敛，将载荷与边界条件分为多个分析步施加。……