偏置圆柱蜗杆面齿轮传动的动力学分析研究

发布时间：2020-04-16 04:47

【摘要】：齿轮传动是机械传动中最基本的传动方式之一,面齿轮传动是一种新型的齿轮传动,它有很多独特的优点,尤其是在高速重载的场合下。本文研究了偏置面齿轮的齿面生成及啮合特性、偏置面齿轮传动的加工建模和偏置面齿轮传动的动力学分析等。 在偏置面齿轮齿面生成的研究中,根据齿轮啮合原理中齿面的啮合条件,推导了面齿轮的齿面方程、避免面齿轮齿顶变尖与齿根根切的条件;推导了面齿轮的防止变尖和根切的最大外径和最小内径的计算方法;通过对面齿轮传动的啮合特性分析,推导了面齿轮齿面和圆柱蜗杆齿面的接触轨迹方程,并对无安装误差时的重合度进行了分析。 在偏置面齿轮传动的建模中,研究了偏置面齿轮齿面数据点坐标的生成方法,运用MATLAB计算出面齿轮的最大外径和最小内径,最后建立了面齿轮的三维实体模型。在偏置面齿轮传动的动力学分析中,运用振动的基本理论和有限元软件ANSYS对面齿轮的动力学特性进行分析研究。基于集中参数理论,建立了偏置面齿轮传动系统的多自由度弯曲-扭转-轴向移动-扭摆耦合振动的三维空间动力学模型。采用Wilson-θ法,对面齿轮传动系统的动态响应进行了数学仿真,得到了系统的动态响应方程。在有限元分析中对三维实体模型进行模态分析,并分析了齿数差、接触位置和压力角等对模态的影响。
【图文】：

3图 1-1 具有面齿轮传动的直升机主减速器若采用通常的螺旋锥齿轮作为传动分流环节，则必须采用两个螺旋锥齿轮，其支撑结构较为复杂，重量也会增加，如图(1-c)所示。这种带有面齿轮分流结构的直升机主减速器，其重量较传统的结构下降了 40%，且动力分流效果好、振动小、噪声低，取得了很好的效果。在 ART 项目结束后，美国 DARPA（DefenseAdvanced Research Projects Agency）在 TRP 项目（Technology ReinvestmentProgram）中继续支持对面齿轮传动技术的研究，主要研究背景是把面齿轮传动技术应用于新一代阿帕奇（Apache）武装直升机中，研究内容包括：各类面齿轮传动的齿接触分析（Tooth Contact Analysis—TCA）[6]，渗碳磨削面齿轮的制造与实验研究。西欧的一些发达国家把面齿轮传动称为“21 世纪旋翼机传动之希望所在”，陆续地开始研究，如意大利的“FACET”计划，该计划是由意大利的

图 1-2 在坐标测量机上测量面齿轮 图 1-3 面齿轮对滚检测装置虽然对面齿轮传动的研究已经取得了大量成果，但相对于比较成熟的圆柱齿轮传动和锥齿轮传动而言，还有许多课题需要进一步研究,尤其在国内，，对面齿轮传动的研究还处于起步阶段。1.3 面齿轮的传动特点面齿轮传动与锥齿轮传动一样，都是传递包含一定交角的运动。通过对比这两种传递方式的优缺点[11]，就可以了解面齿轮的传动特点。相对于锥齿轮传动，面齿轮传动具有以下几方面的优点：(1)面齿轮传动是通过面齿轮与圆柱齿轮的相互啮合来实现传动。由于小齿轮为圆柱齿轮，其轴向移动产生的误差对传动性能几乎没有影响。而在锥齿轮传动过程中，两锥齿轮的锥顶要重合。如果产生轴向误差，将会引起严重的偏载现
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH132.41

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本文编号：2629400