偏心激励下新型变齿厚齿轮系统动态传动误差仿真研究

发布时间：2017-10-24 14:41

  本文关键词：偏心激励下新型变齿厚齿轮系统动态传动误差仿真研究

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【摘要】：课题来源于国家自然科学基金项目(51275538)。偏心是齿轮传动系统大周期传动误差和周期性侧隙的主要来源,直接影响着齿轮系统动态传动精度。现有集中参数动力学模型中,误差、时变刚度的描述通常是简化为简谐函数或由实验数据获得;间隙则被简单假定为常值或者呈正态分布。本文考虑标准/变齿厚齿轮偏心及相位,建立了有限元弹性体模型,进行齿轮传动系统动态传动误差的研究,选题具有重要的理论意义和应用价值。主要研究内容包括以下几个部分:①通过无偏心时的动态传动误差结果校验了有限元模型。考虑了主要由偏心引起的静态传动误差和时变侧隙及变负载等因素,对动态传动误差进行仿真研究。负载反向时动态传动误差发生跳跃,跳跃量即为该时刻侧隙大小。当负载变化频率较高(啮合频率)时,动态传动误差分布于一个区间带,下限大致为理论静态传动误差,上限大致为理论静态传动误差叠加侧隙,同时还包括负载使轮齿变形引起的传动误差部分;同时发现,随间隙增大冲击力相应增大,影响齿轮副动态传动误差。②对轴承进行有限元等效,建立包含传动轴、轴承在内的标准圆柱直齿轮系统有限元模型。讨论全局阻尼常数、负载及转速对齿轮系统动态传动误差的影响。考虑双齿轮偏心、轴承及传动轴弹性变形情况下,讨论齿轮系统动态传动误差,发现卡齿将导致接触力急剧增大,进而传动轴弯曲变形使得实际中心距增大,影响齿轮系统动态传动精度。③对新型变齿厚齿轮系统中花键副进行有限元等效,建立包含传动轴、轴承、花键副在内的新型变齿厚齿轮系统有限元模型。研究变负载工况下,时变间隙对变齿厚齿轮系统动态传动误差影响,为变齿厚齿轮系统间隙控制分析提供对比基础。在新型变齿厚齿轮系统间隙控制原理基础上,对其理论静态传动误差公式进行修正及验证。考虑齿轮偏心、时变间隙、时变负载、传动轴及轴承弹性变形情况下,研究新型变齿厚齿轮系统动态传动误差,结果证明该新型变齿厚齿轮系统对间隙控制的效果较理想。
【关键词】：齿轮偏心 变齿厚 动态传动误差 变负载 时变间隙
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1. 绪论8-14
• 1.1 项目来源及研究意义8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 齿轮系统传动误差研究现状8-10
• 1.2.2 变齿厚齿轮研究现状10-11
• 1.2.3 齿轮系统研究方法现状11
• 1.3 论文主要研究内容11-14
• 2. 接触动力学方法基础14-18
• 2.1 齿轮动力学分析模型14-15
• 2.2 基于Ls-dyna接触动力学有限元算法15-17
• 2.2.1 弹性动力学计算方法15-16
• 2.2.2 接触-碰撞计算方法16-17
• 2.3 本章小结17-18
• 3. 标准圆柱直齿轮副动态传动误差18-42
• 3.1 有限元模型的建立18-21
• 3.1.1 几何模型18
• 3.1.2 有限元模型18-21
• 3.2 外载荷对动态传动误差影响21-27
• 3.2.1 动态传动误差仿真结果分析21-23
• 3.2.2 转速对动态传动误差影响23-25
• 3.2.3 负载对动态传动误差影响25-27
• 3.3 齿轮偏心时动态传动误差27-36
• 3.3.1 齿轮偏心时理论静态传动误差27
• 3.3.2 单齿轮偏心时动态传动误差27-29
• 3.3.3 双齿轮偏心时动态传动误差29-36
• 3.4 变负载时动态传动误差36-40
• 3.4.1 理论间隙公式36
• 3.4.2 转频变负载时动态传动误差36-38
• 3.4.3 啮合频率变负载时动态传动误差38-40
• 3.5 本章小结40-42
• 4. 标准圆柱直齿轮系统动态传动误差42-60
• 4.1 齿轮系统有限元模型建立42-44
• 4.1.1 轴承等效42-43
• 4.1.2 有限元模型建立43-44
• 4.2 阻尼对齿轮系统动态传动误差影响44-51
• 4.2.1 齿轮系统阻尼及Ls-dyna阻尼简介44-45
• 4.2.2 阻尼对齿轮系统的影响45-51
• 4.3 外载荷对齿轮系统动态传动误差影响51-55
• 4.3.1 负载对齿轮系统动态传动误差影响51-53
• 4.3.2 转速对齿轮系统动态传动误差影响53-55
• 4.4 偏心时齿轮系统动态传动误差55-58
• 4.5 本章小结58-60
• 5. 新型变齿厚齿轮系统动态传动误差60-72
• 5.1 新型变齿厚齿轮系统有限元模型建立60-61
• 5.1.1 花键副等效60
• 5.1.2 实体及有限元模型60-61
• 5.2 常值负载时动态传动误差61-63
• 5.2.1 受载静态传动误差61
• 5.2.2 偏心时动态传动误差61-63
• 5.3 变负载时动态传动误差63-66
• 5.4 新型变齿厚齿轮系统间隙控制66-70
• 5.4.1 间隙控制原理66
• 5.4.2 理论静态传动误差66-67
• 5.4.3 间隙控制结果67-70
• 5.5 本章小结70-72
• 6. 结论与展望72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-80
• 附录80
• A. 作者在攻读学位期间参与的科研项目80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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4 赖天华;高精度伺服传动系统的设计与实践──双传动链传动的伺服传动系统的设计与探讨[J];电子机械工程;1997年04期

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8 陈文华,朱海峰,樊晓燕;齿轮系统传动误差的蒙特卡洛模拟分析[J];仪器仪表学报;2004年04期

9 李瑰贤,吴俊飞,李华敏,祁勇,林少芬,陈秀捷;平行轴内啮合渐开线变厚齿轮的设计与计算[J];中国机械工程;2000年08期

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本文编号：1089239