基于摩擦功原理的齿轮副磨损动态仿真

发布时间：2021-05-10 19:51

　　齿轮是应用最广泛的传递动力和运动的机械零件之一,其磨损会使接触条件恶化,由此产生的表面形貌变化会导致振动加强,噪声加大,传动不平稳等一系列问题,甚至对机械系统产生破坏性的影响,因而齿轮磨损规律及抗磨技术的研究对工业发展具有重要意义。本文首先总结了目前齿轮磨损的工程实验、仿真技术、耐磨技术及修复方法的研究概况,并针对已有的齿轮磨损仿真模型大都采用基于粘着磨损这一单一机理分析推导下的Archard磨损公式,理论依据不充分,计算比较复杂等问题,本文以章易程提出的基于摩擦功原理的滑动磨损计算公式为基础,采用数值计算方法,建立了考虑动态的形貌变化的渐开线变位直齿轮的磨损数值计算模型,并进一步在MATLAB环境中开发了相应的齿轮磨损仿真软件。主要工作包括：建立渐开线变位直齿轮的数学模型,计算齿廓上各个接触点的瞬时的正压力、传动比、滑动系数等参数,根据共轭条件判断齿廓上各点的接触情况,进而计算齿廓上各接触点的磨损量,计算齿轮副的使用寿命。最后以SS8型电力机车传动齿轮为例,分析了仿真结果,并提出减少机车传动齿轮磨损的具体措施。该软件可以实现齿轮瞬时磨损状态估测,齿廓描述和寿命预测等一系列的功能,对抗... 

【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 磨损理论发展
    1.3 齿轮磨损的研究现状
        1.3.1 工程实验
        1.3.2 仿真技术
        1.3.3 耐磨技术
        1.3.4 修复方法
    1.4 思考
    1.5 本文研究的意义和内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第二章 齿轮磨损概述
    2.1 磨损过程
    2.2 磨损分类
    2.3 影响因素
第三章 齿轮磨损的计算原理和数学模型
    3.1 数值计算法的可行性
    3.2 基于摩擦功的齿轮副滑动磨损计算原理
    3.3 渐开线变位直齿轮的数学模型
        3.3.1 变位齿轮
        3.3.2 离散方法
        3.3.3 坐标系的建立
        3.3.4 转角的确定
        3.3.5 几何尺寸的计算
        3.3.6 矢径的确定
        3.3.7 坐标的变换
        3.3.8 磨损矢量方向的确定
        3.3.9 滑动系数的确定
        3.3.10 重合度的确定
        3.3.11 正压力的确定
        3.3.12 边缘外点坐标的确定
        3.3.13 啮合点坐标的确定
        3.3.14 共轭条件的判定
        3.3.15 瞬时传动比的确定
        3.3.16 一个时间步长内磨损量的计算
第四章 齿轮磨损计算机仿真程序的开发
    4.1 仿真技术简介
        4.1.1 仿真的定义
        4.1.2 建模方法
        4.1.3 仿真过程
    4.2 采用的程序语言
        4.2.1 程序语言的选择
        4.2.2 MATLAB简介
    4.3 仿真程序开发
        4.3.1 仿真任务
        4.3.2 迭代设计
        4.3.3 程序编写
    4.4 界面设计
        4.4.1 界面设计的要求
        4.4.2 设计步骤
        4.4.3 界面实现
    4.5 软件集成
第五章 齿轮磨损仿真结果与分析
    5.1 仿真实例介绍
        5.1.1 SS_8型电力机车简介
        5.1.2 传动齿轮的基本参数
        5.1.3 电机转速和转轴转矩的计算
    5.2 仿真结果与分析
        5.2.1 初始几何尺寸的计算
        5.2.2 接触点正压力
        5.2.3 接触点传动比
        5.2.4 接触点滑动系数
        5.2.5 磨损矢量
        5.2.6 啮合线变化
        5.2.7 接触点磨损量
        5.2.8 齿廓磨损量
        5.2.9 齿廓形貌变化
        5.2.10 使用寿命预测
        5.2.11 许用磨损量-使用寿命关系曲线
        5.2.12 机车功率-使用寿命关系曲线
    5.3 提高SS_8型电力机车传动齿轮的使用寿命可采取的措施
第六章 论文总结与研究展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
硕士研究生期间参加的科研项目及发表的论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于摩擦功原理的高副滑动磨损的研究[J]. 章易程,田红旗,唐进元,李蔚,林英豪,陈广.  中国机械工程. 2010(03)
[2]齿面微观形态对齿轮耐磨性能影响的试验研究[J]. 韩志武,董立春,王玉洁,殷世琦,任露泉.  摩擦学学报. 2008(06)
[3]传动齿轮表面磨损过程中油液参数磨损特性分析[J]. 高经纬,姜庆华,张培林,任国全.  机械传动. 2008(05)
[4]Al2O3含量对纳米复合磷化膜组织结构及耐磨性的影响[J]. 张影,李淑英.  表面技术. 2008(03)
[5]齿轮修复方法及应用研究[J]. 吉云亮,张瑞东.  机械研究与应用. 2008(02)
[6]齿轮点蚀破坏中磨损与振动关系的试验研究[J]. 冯伟,谢小鹏,廖钱生,曹一波.  润滑与密封. 2007(11)
[7]渐开线斜齿圆柱齿轮磨损的数值仿真[J]. 何荣国,江亲瑜,姚一富.  润滑与密封. 2007(03)
[8]失效齿轮常用修复方法[J]. 孙兆森.  煤矿机械. 2006(06)
[9]提高直升机齿轮传动干运转能力的离子注入技术[J]. 于敏,戴振东,薄玉奎,薛同博,刘贵龄,董创.  南京航空航天大学学报. 2006(01)
[10]齿轮钢（ZF7）稀土催化低温熔融渗硫处理及摩擦学性能研究[J]. 涂益友,陈莹,徐忠良,蒋建清.  材料热处理学报. 2005(06)

硕士论文
[1]内燃机凸轮机构的摩擦学设计及磨损仿真[D]. 林永杰.武汉理工大学 2002



本文编号：3179958