资源描述：
2 0 1 5年 1月 第 4 4卷 第 1 期 机械设计与制造工程 Ma c h i n e De s i g n a n d Ma n u f a c t u r i n g E n g i n e e ri n g J a n ． 2 0 1 5 V0 1 ． 44 No．1 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 2 0 9 5 5 0 9 X ． 2 0 1 5 ． 0 1 ． 0 0 5 基 于有 限元 法的齿轮 齿条式摆动液压缸 的强度分析 张鸿鹄 ， 陈磊 ， 任 国庆 扬州市江都永坚有 限公司， 江苏 扬州2 2 5 2 0 0 摘要 针对某液压缸厂齿轮齿条式摆动液压缸的安全 问题 ， 采用有限元软件对齿轮齿条的强度 问 题进行计算分析 。三维建模后导入有 限元软件 A N S Y S Wo r k b e n c h ， 以 S t a t i c S t r u c t u r e模块计算啮 合接触区域的应力分布和变形情 况， 针对计算结果对摆动液压缸可能 出现的故障进行预测并寻 找解决措施 ， 为齿轮齿条式摆动液压缸的进一步优化提供 了可靠、 高效的理论 支持 。 关键词 摆动液压缸 ； 齿轮齿条 ； 强度分析 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 55 0 9 X 2 0 1 5 0 1 0 0 1 9 0 0 3 齿轮齿条式摆动液压缸 的原理是将液压缸的 往复运动通过齿条带动齿轮 ， 转化为齿轮轴 的正反 向摆动旋转 ⋯ ， 同时将 往复缸 的推力转化成 齿轮 轴的输出扭矩_ 2 J 。齿轮齿条式摆 动液压缸可 以在 较低 的转速下产生很大的扭矩 ， 因此它是压力转变 为扭矩非常合理的装置 ， 并且 由于结构简单 、 加工 制造相对容易 ， 获得了非常广泛的应用 ] 。 在齿轮齿条式摆动液压缸的工作过程中， 为了 保证运动的平稳性和连贯性 ， 要求前一对轮齿未脱 离啮合时后一对轮齿 已进入啮合 ， 因此啮合过程中 至少有两对轮齿处 于啮合状态 ， 由此可知 ， 对于 齿轮齿条的接触应力 理论计算公式很难准确反映 其工作过程。 本文运用有 限元分析方法对摆动液压缸 的工 作进行仿真， 求解啮合部位的接触应力， 根据计算 结果对齿轮齿条式摆动液压缸可能出现 的故 障进 行预测 ， 并提供了解决方案 。 1 摆动液压缸 结构 介绍 齿轮齿条式摆动液压缸的结构如图 1 所示 ， 整 个摆动液压缸主要 由 1个齿轮轴和 2个齿条轴构 成 ， 对角的两腔连接油 管， 每个 齿条轴都安装 了活 塞。 摆动液压缸正常工作时 ， 两齿条轴内的活塞均 通过轮齿啮合将液压力传递给齿轮轴 ， 转化为扭矩 输出。 设两齿 条轴油腔压力分别 为P ， P ， 油缸 内 活塞行程为 l ， 直径为 d ， 齿轮齿条模数为 m， 齿数为 ，齿轮轴摆角为 0 ， 则齿轮轴输出扭矩为 P - P 2 竽 丁“rt P l - P 2 m zd 2 齿轮轴摆动角度为 上 3 6 0 。 。 1 一活塞 ； 2 一 齿轮轴 ； 3 ～齿条轴 图 1 摆 动液压缸结构 图 摆动液压缸的参数见表 1 ， 齿轮齿条是渐开线 标准直齿圆柱齿轮齿条 ， 其模数为 1 6 ， 齿数为 l 8， 啮合中心距为 1 8 4 ra m， 工作介质为奎克 8 8 8 6 8 。 表 1 摆动液压缸 的参数 参数 数值 摆角 输 出扭矩 额定压力 试验压力 设计温度 1 8 0 。 2 。 l J 9 8 6 5N 11 1 21 MPa 3 O． 5 MPa 1 o 0。 C 收稿 日期 2 0 1 41 20 2 基金项 目 江苏省重大成果转化项 目 B A 2 0 1 4 1 3 0 作者 简介 张鸿 鹄 1 9 6 3 ～ ， 男 ， 江苏扬州人 ， 扬州市江都永坚有限公司高级工程师 ， 硕士 ， 主要研究方向为液压系统设计 、 先进制造技术 。 l 9
展开阅读全文
