1. 研究目的与意义（文献综述）

目的是对汽车主减速器螺旋锥齿轮进行参数化建模并通过有限元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;还分析汽车主减速器螺旋锥齿轮的摸态特性,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。意义：螺旋锥齿轮副是实现相交运动传递的基础原件，由于具有重合度大，传动平稳，承载能力高等优点，广泛应用于各种机器设备中相交和相错轴传动，如汽车，工程机械，旋翼推进的直升机，机床等。螺旋锥齿轮的制造精度，质量直接影响到这些设备的效率，噪声，运动精度和寿命。但螺旋锥齿轮的几何特性与啮合过程及其机床结构和加工调整都非常复杂，同时加工刀具，机床参数设置，加载变形和装配误差等各种因素都会引起其啮合，承载及振动性能的改变，使得在设计和制造中控制其质量和性能十分困难。因此，螺旋锥齿轮技术一直引起各国有关专家学者的广泛关注和研究，成为齿轮生产中的关键技术和制高点。近几年来在螺旋锥齿轮的建模方面取得不错的进展： 冉兆波等人摒弃了利用啮合原理建立齿面方程，再通过齿面方程获取齿面点的坐标，最后由这些点啮合出齿轮齿面模型的传统建模方法。他使用了Pro/E软件，从背锥原理出发，建立渐开线方程等关键曲线，然后通过混合扫略命令建立曲面，缝合这些曲面建立一个完整的齿形，最后阵列成为实体。这种方法便于齿轮设计的修改，但所建立的齿轮模型精度还有待提高。梁贵明教授提出的非零变位设计思想，改变了弧齿锥齿轮在不改变轴交角只能零传动的传统，在弧齿锥齿轮的设计上有了很大的突破。这种设计思想使弧齿锥齿轮可以根据具体的啮合特性要求，且不局限于高度变位来选择合适的变位系数。此方法设计出的弧齿锥齿轮与传统的弧齿锥齿轮相比具有体积小、强度高、传动平稳等特点。长春理工大学的周长江基于弧齿锥齿轮的切齿原理和齿轮啮合原理，模拟弧齿轮实际切齿加工过程，建立了齿轮的齿面方程。这个齿面方程使用MATLAB求解，得到齿面点的坐标。在Pro/E中通过已得到的一系列齿面点坐标建立齿面曲线，且由线铺面，生成小三角形面，通过光顺滤波去噪处理，最后得到弧齿轮的三维模型〔习0西北工业大学的曹雪梅提出了为满足弧齿锥齿轮齿面印痕位置、方向等的要求，依照齿轮的加工原理，通过局部共轨理论，设计出齿面形状。具体思想是通过在齿面上先设定一定数目的啮合点，然后通过对啮合点的控制达到齿面的啮合质量。最后对按此方法设计出的一对齿轮进行印痕检测，验证了这个设计方法的可行性。西北工业大学的刘光磊、樊红卫根据齿轮加工展成法，在展成坐标系的基础上建立了弧齿锥齿轮工作齿面和齿根过渡曲面方程，并基于弧齿锥齿轮的齿廓特点，为齿轮设计了更为精确的有限元网格的画法。最后以某弧齿锥齿轮副为例，在MATLAB里建立了精确的齿轮模型。这个模型为后面的应力计算及承载力分析打下了基础，并且提高了建模精度，解决了数据易丢失等难题。

2. 研究的基本内容与方案

针对螺旋锥齿轮的设计以及校核上的一些缺点,首先研究汽车主减速器螺旋锥齿轮的参数化建模方法,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;还分析汽车主减速器螺旋锥齿轮的摸态特性,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。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关书籍，了解设计所需要的相关知识，并且完成开题报告和外文翻译；

第4-6周：学习ug,ansys等软件；

第7-9周：完成汽车主减速器螺旋锥齿轮的有限元分析模型；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]刘忠明.齿轮产品零件图的参数化生产技术研究.现代机械.2001(1):34-36

[2]崔洪斌,方忆湘,张嘉饪等,计算机辅助设计基础及应用"北京:清华大学出版社,2002

[3]欧阳葆.推动齿轮传动技术进步迎接二十一世纪的挑战.江苏机械制造与自动1999(2):3-4