螺旋锥齿轮准静态接触特性分析方法及试验研究
本文选题:螺旋锥齿轮 + 齿面接触特性 ; 参考:《浙江大学》2016年博士论文
【摘要】:螺旋锥齿轮是传递相交轴或交错轴运动和动力的机械元件。螺旋锥齿轮具有重合度高、传动平稳、噪声低、承载能力大和传动比大等优点,因此被广泛应用于汽车、船舶、航空、航天、机床和工程机械等领域。螺旋锥齿轮的齿面接触区、传动误差和齿间载荷分配等是影响其动力传动的平稳性、振动、噪声、动刚度和动强度等的重要因素。螺旋锥齿轮的接触特性一直是国内外学者的重要研究方向,但是现有研究在优化方法、齿轮模型、位置偏差分析、载荷分析和试验验证等方面还存在一些不足。因此本文以空间啮合理论为基础,从齿面接触区和传动误差曲线的全局优化设计方法出发,考虑相对位置偏差的影响,进行螺旋锥齿轮传动系统的加载齿面接触特性分析,并利用试验检测手段进行验证。本文的主要研究成果如下:(1)提出了新的确定准双曲面齿轮各节锥参数之间几何关系的计算公式,基于此计算公式提出新的大轮产形轮和小轮产形轮节锥参数的计算方法;(2)提出了以长半轴l1、方向角y和交点纵坐标δ为优化目标,以法曲率Afl、法曲率Bf1,和短程挠率Cf1,为控制参数,以复合形法约束处理的遗传算法为求解途径的齿面接触特性全局优化设计方法;(3)建立了考虑安装位置偏差的啮合方程,分析了各个偏差对接触特性的影响敏感程度,得出小轮轴向位置偏差ΔH和偏置距偏差△V的敏感程度较高;(4)对齿轮副轴线偏差进行数学描述和定义,建立了考虑轴线偏差的多齿啮合方程,得出轴线偏差与安装位置偏差之间的内在联系,进行了大轮和小轮轴线偏差角度ψ20和ψ10的优化取值分析;(5)建立了精确的大轮和小轮齿根过渡曲面的数学模型,建立了适合进行准静态加载齿面接触分析的螺旋锥齿轮传动系统有限元分析模型,得到齿面接触应力、齿根弯曲应力和传动误差随载荷的变化情况;(6)研制了宽域螺旋锥齿轮传动工作性能试验系统,论述了齿面接触区和齿根弯曲应力检测的试验原理并进行试验验证,将试验结果与仿真结果进行比较分析,结果表明两者的一致性较好。
[Abstract]:Spiral bevel gears are mechanical components that transfer the movement and power of intersecting or staggered shafts. Spiral bevel gear is widely used in automobile, ship, aviation, aerospace, machine tool and construction machinery because of its advantages of high coincidence, stable transmission, low noise, large load capacity and large transmission ratio. The contact area of spiral bevel gear tooth surface transmission error and load distribution between teeth are important factors affecting the stability vibration noise dynamic stiffness and dynamic strength of the power transmission. The contact characteristics of spiral bevel gears have been an important research direction at home and abroad, but there are still some deficiencies in the existing research on optimization methods, gear model, position deviation analysis, load analysis and test verification. Therefore, based on the theory of space meshing, based on the global optimization design method of tooth surface contact area and transmission error curve, considering the influence of relative position deviation, the contact characteristics of spiral bevel gear transmission system are analyzed. And the test method was used to verify it. The main research results of this paper are as follows: (1) A new formula for determining the geometric relationship between the pitch and cone parameters of hypoid gears is proposed. Based on this formula, a new method for calculating the conical parameters of large wheel and small wheel is proposed. The optimization targets are long half axis l 1, direction angle y and intersection point vertical coordinate 未. Taking normal curvature Afl, normal curvature bf1, and short-range torsion CF1 as control parameters, a meshing equation considering installation position deviation is established using genetic algorithm (GA), which is a global optimization design method for tooth surface contact characteristics, which is solved by complex method. The sensitivity of each deviation to contact characteristics is analyzed, and it is concluded that the sensitivity of axial position deviation 螖 H and offset deviation V of small wheel is higher than that of deviation V) the axis deviation of gear pair is mathematically described and defined. The multi-tooth meshing equation considering axis deviation is established, and the internal relation between axis deviation and installation position deviation is obtained. In this paper, the optimum values of axis deviation angle 蠄 20 and 蠄 10 of large and small wheels are analyzed and the mathematical model of tooth root transition surface of big wheel and small wheel is established. The finite element analysis model of spiral bevel gear transmission system suitable for quasi-static loading tooth surface contact analysis is established, and the tooth surface contact stress is obtained. The working performance test system of wide range spiral bevel gear transmission is developed. The testing principle of tooth surface contact area and tooth root bending stress detection is discussed and verified. The experimental results are compared with the simulation results, and the results show that the two are in good agreement.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH132.41
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本文编号:1971726
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