弧齿锥齿轮具有重合度大、转动较为平稳、承载能力强等优势,在汽车、拖拉机、飞机等设备中应用广泛。随着工业技术的发展,弧齿锥齿轮逐渐朝着高速、重载和低噪声的方向发展,其作为动力传输的关键部件,啮合质量直接影响系统的承载和振动等性能,对弧齿锥齿轮进行力学分析显得尤为重要。承载接触印痕和传动误差是衡量齿轮啮合性能的重要指标,而振动速度和加速度则是衡量齿轮振动性能的重要指标。基于计算机技术的飞速发展,有限元分析技术可以显著降低设计和材料成本,目前在很多工程领域被广泛使用。弧齿锥齿轮齿面形状复杂,很难得到精确的三维模型,导入有限元软件后误差较大,如何获得精度较高的齿轮相关性能参数,一直是众多国内外学者关注的问题。本论文主要研究成果及创新点如下:1.通过弧齿锥齿轮几何参数和加工参数,推导齿面方程,结合网格密度要求精确计算齿面网格节点坐标。同时考虑齿根过渡曲线应力集中现象,对齿根部分网格进行加密处理,通过标定齿厚定位点,直接导入有限元软件建立具有精确齿厚的轮齿有限元模型。通过轮齿接触分析,建立精确的弧齿锥齿轮啮合传动的有限元模型。该方法得到的装配齿对有限元模型,网格质量好,模型精度高。2.分别以两对不同接触迹线和两对不同几何传动误差的弧齿锥齿轮为例,根据TCA结果,通过通用有限元软件ABAQUS,进行轮齿承载接触分析,得到接触应力和承载传动误差;基于模态叠加法对弧齿锥齿轮进行振动响应分析得到振动速度和加速度。探讨了哪种高性能弧齿锥齿轮具有更好的承载及振动特性,为以后的高性能弧齿锥齿轮设计提供参考。3.通过Gleason螺旋锥齿轮设计软件设计一套高性能弧齿锥齿轮,通过反向建模,导入ABAQUS软件进行仿真分析,得到接触印痕和承载传动误差。采用Gleason 600HC弧齿锥齿轮铣齿机和Gleason 600HG弧齿锥齿轮磨齿机进行切齿加工,并通过Gleason 650GMS齿轮测量仪对加工好的齿轮检测齿面和齿距误差,确保加工误差符合设计要求后,在滚检机上进行滚检实验,得到接触印痕。同时采用Gleason螺旋锥齿轮设计软件中的FEA模块进行仿真分析,得到承载传动误差。最后,通过ABAQUS和FEA模块仿真结果进行对比及切齿滚检实验验证,证明ABAQUS仿真结果准确可靠。