过盈配合对齿轮啮合传动的影响分析

发布时间：2020-10-14 21:12

　　 齿轮的过盈配合具有结构简单、对中性好、承载能力大、耐冲击性能好等优点而被广泛应用于航空航天、轨道交通和工程机械等领域。然而,齿轮过盈装配后,齿形会发生变化,会对齿轮的传动造成影响。目前国内外学者对过盈装配后齿轮的传动及啮合特性的关注很少,因此,有必要开展过盈装配后齿轮啮合传动变化的研究。本论文以齿轮与轴的过盈配合模型为研究对象,研究过盈配合对齿轮的齿形、侧隙、重合度、传动效率和啮合线的影响。以拉美公式为基础,建立渐开线齿轮过盈装配后接触面压力和齿轮径向位移的解析模型,求解出配合面不发生塑性变形时的最大过盈量,并得到过盈配合后齿形变化量的计算公式;通过使用ANSYS对接触应力、径向位移进行仿真,验证解析式的正确性。同时,研究了摩擦系数、过盈量等过盈配合参数对径向位移和接触面应力的影响。在过盈量、齿面接触应力和齿轮径向位移理论计算的基础上,研究过盈配合对齿轮侧隙的影响,考虑热变形、润滑油、轴承和弹性变形对侧隙的影响,确定齿轮副最小侧隙计算公式。研究过盈配合后齿轮重合度和传动效率的变化,并探究过盈量和摩擦系数对重合度、啮合线长度及传动效率的影响。为了提高计算的准确性和研究成果的通用性,本文基于MATLAB GUI开发一套计算系统,该系统可完成过盈装配应力应变、齿轮副侧隙、齿轮副啮合线长度、齿轮副重合度和传动效率的计算。通过本文工作的开展,得到了过盈配合后新的齿形坐标,分析了过盈配合对齿轮的啮合传动的影响,进一步揭示了啮合传动特性随参数的变化趋势,为过盈配合对齿轮的啮合传动研究提供理论基础。
【学位单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：

2 过盈配合对齿轮齿形及侧隙的影响研究齿轮与轴过盈配合仿真分析在本例的齿轮与轴过盈配合接触分析中，首先通过 SOLIDWORKS 齿轮与轴装配三维模型，其次对材料参数进行相应的设置，由于分格划分和细节参数设定的影响，对模型进行不同的网格尺寸划分和最后选择合适的网格划分和理想的接触参数。将齿轮和轴的装配体整体接触体，对接触应力及齿轮的径向位移进行分析。 有限元模型建立本文有限元仿真，运用 ANSYS WORKBENCH 版本。通过 SOLIDW完成齿轮与轴过盈配合的建模，将模型导入 ANSYS Workbench 软件分时选取标准网格进行网格划分。如图 2.3 为齿轮与轴过盈配合有限元模型：

图 2.4 齿轮与轴过盈配合接触应力分布 图 2.5 齿轮与轴过盈配合径向位移分布为了对齿轮与轴过盈配合的接触应力和径向位移进一步验证,特取轴径aR=15mm,模数 m=2mm,齿数分别为 z1=25，z2=30，z3=35，z4=45，z5=50 的斜齿轮，其结果对比如图 2.6、图 2.7 所示。25 30 35 40 45566472808896理论值仿真值触应力接σMP/a斜齿轮齿数 z25 30 35 40 454.04.55.05.56.06.57.0理论值仿真值顶径向位移齿u/mμ斜齿轮齿数 z图 2.6 不同斜齿轮接触应力对比图 图 2.7 不同斜齿轮齿顶圆的径向位移

图 2.4 齿轮与轴过盈配合接触应力分布 图 2.5 齿轮与轴过盈配合径向位移分布为了对齿轮与轴过盈配合的接触应力和径向位移进一步验证,特取轴径aR=15mm,模数 m=2mm,齿数分别为 z1=25，z2=30，z3=35，z4=45，z5=50 的斜齿轮，其结果对比如图 2.6、图 2.7 所示。25 30 35 40 45566472808896理论值仿真值触应力接σMP/a斜齿轮齿数 z25 30 35 40 454.04.55.05.56.06.57.0理论值仿真值顶径向位移齿u/mμ斜齿轮齿数 z图 2.6 不同斜齿轮接触应力对比图 图 2.7 不同斜齿轮齿顶圆的径向位移
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本文编号：2841197