動態負載下修整型高接觸率正齒輪對嚙合齒面接觸特性研究(I)－基本分析模式建立與驗證

高接觸率正齒輪對雖具有無軸向力、可降低噪音和振動的優點，但容易受到變形與軸偏差的影響，使得齒面接觸產生齒頂邊緣接觸，進而導致振動和齒面破壞問題。在實務上則多應用齒面修整解決。由齒面修整係人為設計的特定齒形誤差，所以必須事先掌握修整後的齒面接觸特性。然而現有的受載齒面接觸分析方法主要針對靜態負載下的齒面接觸問題，尚無納入動態負載效應的影響。因此本研究將以兩年為期進行規劃，針對完整的齒輪－軸－軸承系統，建立正齒輪對之動態受載齒面接觸分析模型，以探討具齒面修整之高接觸率正齒輪對動態負載下的齒面接觸特性；並同時以其他常用方法進行比對驗證。本計畫為第一年度計畫，將聚焦在動態受載齒面接觸分析基本模型建立，除可以應用修整齒面之瞬時嚙合剛度分析齒輪動態行為特性外，亦能呈現出嚙合齒面的接觸特性。計畫中將僅先考慮兩齒輪之完整齒對嚙合接觸，齒頂邊緣接觸以及軸扭轉變形的影響，而不納入軸與軸承其他變形與誤差，以及磨擦力的影響。研究方法上共分成四個子項目：透過「修整型高接觸率正齒輪對設計與嚙合分析」，建立「動態受載齒面接觸分析模型」以分析不同配置、齒面修整與接觸率狀況下之高接觸率正齒輪對在齒輪系統動態特性以及齒面接觸應力變化狀況，同時以「齒輪動態系統模型分析」以及「MSC.Adams與MSC.Marc軟體協同模擬」，分別進行比較驗證。本計畫成果除可應用在航太高速齒輪設計與開發外，亦可再延續發展螺旋齒輪傳動與行星齒輪傳動機構的動態負載齒面接觸分析，有助於國內高速齒輪與電動車傳動齒輪設計領域之技術提升。