端曲面齿轮啮合传动接触特性分析

发布时间：2017-10-31 07:32

  本文关键词：端曲面齿轮啮合传动接触特性分析

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【摘要】：端曲面齿轮副是在面齿轮副和非圆锥齿轮副传动形式的基础上建立的一种新型齿轮副传动形式,它结合了锥齿轮、面齿轮、非圆锥齿轮以及非圆柱齿轮四类齿轮副的特点,可用于传递相交轴之间的变传动比运动或动力,具有体积小、重量轻等优点。在工程机械、汽车领域等具有广阔的潜在应用前景。本课题来源于国家自然科学基金项目《变传动比面齿轮啮合传动的设计理论与制造技术研究》(编号:51275537),探索一种端曲面齿轮啮合传动接触特性分析的通用化设计计算方法,以解决有关端曲面齿轮副的齿面接触问题。本文针对这种新型的端曲面齿轮副,主要进行以下几方面内容的研究:依据齿轮空间啮合原理,探讨了端曲面齿轮副基本传动原理。建立了该齿轮副传动坐标系,推导了其节曲线方程、齿顶曲线方程、齿根曲线方程及瞬轴面方程。通过将端曲面齿轮副传动形式转化为齿轮齿条传动形式,建立了齿轮副瞬时重合度的计算方法,并分析了齿轮副基本结构参数对其重合度的影响。依据齿轮空间啮合原理,建立了点接触端曲面齿轮副的齿面接触印痕的计算方法,推导了该齿轮副的啮合方程,完成了齿轮副的齿面接触特性分析。得到了点接触端曲面齿轮副存在安装误差时的传动误差。根据点接触赫兹理论,对点接触端曲面齿轮副进行了加载接触特性分析,得到了点接触端曲面齿轮上接触椭圆长、短半径的计算方程,揭示了齿面接触椭圆中心最大接触应力的变化规律。依据齿轮空间啮合原理,提出了线接触端曲面齿轮副的齿面接触印痕的计算方法,推导了齿轮副的啮合方程,完成了线接触端曲面齿轮的齿面接触特性分析,得到了线接触端曲面齿轮副存在安装误差时的传动误差。根据线接触赫兹理论,对线接触端曲面齿轮副进行了加载接触特性分析,得到了线接触端曲面齿轮上接触矩形宽度的计算方法,揭示了最大接触应力沿接触线方向的变化规律。采用现代制造技术与方法,通过五轴数控加工中心,加工了点、线接触端曲面齿轮副。通过齿轮副对滚实验与有限元分析,得到了齿轮副的齿面接触印痕。通过理论计算和试验结果的对比分析,验证了端曲面齿轮副齿面啮合传动接触特性分析的正确性。
【关键词】：面齿轮 变传动比 传动特性 齿面接触分析 接触应力
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 研究背景及研究意义9-10
• 1.1.1 课题的研究背景9
• 1.1.2 课题的研究意义9-10
• 1.2 国内外现状10-12
• 1.2.1 传统齿轮副齿面接触的研究现状10-11
• 1.2.2 端曲面齿轮齿面接触的研究现状11-12
• 1.3 研究内容12
• 1.4 本章小结12-13
• 2 端曲面齿轮副传动特性基本理论13-25
• 2.1 齿轮副传动原理13-14
• 2.2 齿轮副齿顶曲线、齿根曲线14-16
• 2.2.1 非圆柱齿轮齿顶曲线、齿根曲线方程14-15
• 2.2.2 端曲面齿轮齿顶曲线、齿根曲线方程15-16
• 2.3 齿轮副瞬轴面方程16-18
• 2.4 齿轮副重合度理论推导18-20
• 2.4.1 齿轮副的瞬时重合度计算18-19
• 2.4.2 齿轮副齿顶曲线的展开19-20
• 2.4.3 齿轮副重合度计算20
• 2.5 齿轮副的重合度特性分析20-24
• 2.5.1 刀具齿轮参数对重合度的影响20-22
• 2.5.2 非圆柱齿轮参数对重合度的影响22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 3 点接触端曲面齿轮副啮合传动接触特性分析25-47
• 3.1 点接触端曲面齿轮副啮合传动接触特性25-33
• 3.1.1 点接触端曲面齿轮副齿面方程25-27
• 3.1.2 点接触端曲面齿轮副齿面接触方程27-30
• 3.1.3 点接触端曲面齿轮副齿面接触分析30-33
• 3.2 点接触端曲面齿轮副承载啮合传动接触特性33-41
• 3.2.1 点接触端曲面齿轮副轮齿受力分析33-35
• 3.2.2 点接触端曲面齿轮副主曲率计算35-37
• 3.2.3 点接触端曲面齿轮齿面接触椭圆37-40
• 3.2.4 点接触端曲面齿轮副接触应力分析40-41
• 3.3 点接触端曲面齿轮副传动误差分析41-45
• 3.3.1 点接触端曲面齿轮副传动误差推导41-44
• 3.3.2 点接触端曲面齿轮副传动误差分析44-45
• 3.4 本章小结45-47
• 4 线接触端曲面齿轮副啮合传动接触特性分析47-69
• 4.1 线接触端曲面齿轮副啮合传动接触特性47-52
• 4.1.1 线接触端曲面齿轮副齿面方程47-48
• 4.1.2 线接触端曲面齿轮副齿面接触方程48-50
• 4.1.3 线接触端曲面齿轮副齿面接触分析50-52
• 4.2 线接触端曲面齿轮副承载啮合传动接触特性52-60
• 4.2.1 线接触端曲面齿轮副轮齿受力分析52-53
• 4.2.2 线接触端曲面齿轮副主曲率计算53-56
• 4.2.3 线接触端曲面齿轮齿面接触区域56-58
• 4.2.4 线接触端曲面齿轮副接触应力分析58-59
• 4.2.5 点、线接触齿轮副接触应力对比分析59-60
• 4.3 线接触端曲面齿轮副传动误差分析60-64
• 4.3.1 线接触端曲面齿轮副传动误差推导60-62
• 4.3.2 线接触端曲面齿轮副传动误差分析62-64
• 4.4 齿面啮合传动接触特性分析软件的开发64-68
• 4.4.1 开发软件的目的64-65
• 4.4.2 软件系统设计65-68
• 4.5 本章小结68-69
• 5 端曲面齿轮副实验研究69-83
• 5.1 齿轮副有限元虚拟实验研究69-74
• 5.1.1 有限元模型建立69-71
• 5.1.2 有限元结果与分析71-74
• 5.2 齿轮副的加工74-75
• 5.3 齿轮副重合度验证试验75-77
• 5.4 齿轮副对滚试验77-80
• 5.4.1 点接触端曲面齿轮副对滚试验77-79
• 5.4.2 线接触端曲面齿轮副对滚试验79-80
• 5.5 齿轮副传动特性实验80-81
• 5.6 本章小结81-83
• 6 结论与展望83-85
• 6.1 结论83-84
• 6.2 展望84-85
• 致谢85-87
• 参考文献87-91
• 附录91
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录91
• B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录91

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本文编号：1121424