螺旋锥齿轮减速机齿轮副的大小齿轮具有大小相等、方向相反的螺旋角,其重合度明显大于直齿锥齿轮副,因此在高速运转时齿轮减速机噪音和振动显著减少,同时螺旋锥齿轮减速机齿轮副的小齿轮的齿数可以相对减少,从而得到较大的传动比和紧凑的结构,正因为螺旋锥齿轮有这些优点,所以在汽车主减速机齿轮中得到了广泛的应用。

但是传统的弧齿锥齿轮减速机设计过程繁冗,效率低,采用传统的设计方法设计一组较为合理的螺旋锥齿轮副要反复修正参数、多次校核计算,花费很长时间才能实现。螺旋锥齿轮减速机传动过程中包含齿轮的接触,而且随着齿轮的转动或变形,接触位置和接触区域的大小均是变化的,因此,齿轮啮合是多个非线性问题互相耦合的复杂问题,在对螺旋锥齿轮进行有限元接触应力的计算分析时需要准确追踪接触前齿对的运动及接触后齿对之间的相互作用。

文章针对螺旋锥齿轮的设计以及校核上的一些缺点,首先研究了汽车主减速机螺旋锥齿轮减速机的参数化建模方法,应用UG二次开发语言,进行汽车主减速器螺旋锥齿轮模块的开发;然后利用ANSYS的数据接口,将中生成的CAD几何模型导入ANSYS,重点分析有限元模型建立过程中单元类型的选择以及网格的划分对计算精度和计算时间的影响,建立了合理的有限元分析模型,对螺旋锥齿轮进行有限元接触应力以及齿根弯曲应力的分析,在一个啮合周期内,分析汽车主减速器螺旋锥齿轮从零速带载启动至低速和正常速度两种工况下的受力情况,得出螺旋锥齿轮在啮合过程中齿轮的接触状态,接触应力,齿根弯曲应力随啮合位置变化的规律;文章还分析汽车主螺旋锥齿轮减速机的摸态特性,计算出齿轮的前六阶固有自振动频率,并定性的提出减小齿轮的振动的一些措施。