热变形及摩擦对变速器齿轮传动特性的影响分析

发布时间：2017-05-04 10:10

  本文关键词：热变形及摩擦对变速器齿轮传动特性的影响分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：变速箱齿轮在传动过程中,由于摩擦、齿侧间隙和时变啮合刚度等非线性因素的存在,齿轮系统表现出复杂的动力学响应特征,从而对变速箱的工作性能产生很大影响,而且由于变速箱齿轮经常处于高转速、高负荷状态,其产生的热量不容忽视,热变形会导致齿轮的动力学特性也发生改变。本文基于齿轮非线性动力学基本理论,对考虑摩擦和热变形的直齿轮传动系统进行了建模分析。 在分析齿轮啮合过程的基础上,对齿面摩擦形成的机理进行了研究,推导得到了啮合过程中摩擦力的表达式,利用集中质量法建立起计及摩擦、齿侧间隙、时变啮合刚度和齿轮重合度的直齿轮传动系统动力学模型,并基于机械热变形基本理论研究了温度效应对于齿轮啮合过程的影响,将温度效应考虑进齿轮动力学模型中,建立起计入温度效应的直齿轮系统动力学模型。应用四五阶变步长龙格库塔方法对系统运动微分方程进行数值求解,通过时间历程图、频谱图、Poincare截面图、相图和轮齿间动态作用力图来分析系统的传递误差和运动形态随系统参数的变化规律。分析结果表明：转矩波动频率和齿侧间隙对系统传动精度影响很大,摩擦因数和温度在外激励频率比较高时对系统的影响才表现的比较明显。 将系统动力学响应分析与工程实践中所关心的敲击振动和传动效率联系起来,引入敲击振动指标和摩擦功耗,分析其随系统参数的变化规律,并研究各个参数之间的耦合关系。分析结果表明：摩擦因数、转矩波动频率对于敲击振动和摩擦功耗都有影响,齿侧间隙对于敲击振动和摩擦功耗的影响根据摩擦因数的取值不同而不同,温度对于敲击振动有影响,然而对于摩擦功耗影响很小。所以为了改善敲击振动情况和降低摩擦功耗,可以选择较小的摩擦因数和较低的转矩波动频率,而间隙的选取要适当,工作环境温度的控制并不是关键要素。
【关键词】：齿轮 摩擦 温度效应 敲击振动 摩擦功耗
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-23
• 1.1 引言16
• 1.2 研究目标16-17
• 1.3 研究现状17-21
• 1.3.1 考虑摩擦的齿轮动力学研究17-19
• 1.3.2 齿轮热变形研究19-21
• 1.4 本文的主要工作21-23
• 第二章 考虑摩擦的直齿轮传动系统建模分析23-38
• 2.1 引言23-24
• 2.2 激励的类型和性质24-26
• 2.2.1 齿轮传动外部激励24-25
• 2.2.2 齿轮传动内部激励25-26
• 2.3 齿轮传动过程因素分析26-35
• 2.3.1 啮合过程分析27-29
• 2.3.2 齿侧间隙29-30
• 2.3.3 轮齿啮合综合刚度30-32
• 2.3.4 静传递误差32-33
• 2.3.5 齿面摩擦33-35
• 2.4 考虑摩擦的直齿轮动力学建模35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 计入温度效应的直齿轮传动系统建模分析38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 齿轮轮齿的几何热变形计算38-42
• 3.2.1 渐开线圆柱齿轮的热变形简介38-39
• 3.2.2 渐开线齿轮极坐标参数方程39-40
• 3.2.3 实际热变形后的渐开线齿轮参数方程40
• 3.2.4 温度影响下的齿侧间隙确定40-42
• 3.3 发生热变形后齿廓线分析42-48
• 3.3.1 切线坐标的介绍42-43
• 3.3.2 齿廓线关系的几何学分析理论基础43-44
• 3.3.3 热变形后共轭齿廓线方程求解44-47
• 3.3.4 热变形前后齿轮啮合线的变化分析47-48
• 3.4 考虑温度效应的含摩擦齿轮副动力学方程的建立48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 齿轮动力学响应分析50-91
• 4.1 数值求解方法50-51
• 4.2 时间历程图和功率谱图51-52
• 4.3 相图和Poincare截面图52-53
• 4.4 发生齿轮敲击的评价指标53-54
• 4.5 齿轮摩擦功耗54
• 4.6 参数对考虑摩擦的直齿轮系统特性影响分析54-68
• 4.6.1 摩擦对系统特性的影响55-59
• 4.6.2 齿侧间隙对系统特性影响59-61
• 4.6.3 转矩波动频率对系统特性的影响61-63
• 4.6.4 各因素对轮齿敲击特性的影响及其耦合关系63-66
• 4.6.5 各因素对摩擦功损的影响及其耦合关系66-68
• 4.7 参数对计入温度效应的直齿轮系统特性影响分析68-88
• 4.7.1 摩擦对系统特性的影响68-72
• 4.7.2 齿侧间隙对系统特性影响72-74
• 4.7.3 转矩波动频率对系统特性的影响74-76
• 4.7.4 温度效应对系统特性的影响76-80
• 4.7.5 各因素对轮齿敲击特性的影响及其耦合关系80-84
• 4.7.6 各因素对摩擦功损的影响及其耦合关系84-88
• 4.8 本章小结88-91
• 第五章 总结与展望91-94
• 5.1 论文总结91-92
• 5.2 工作展望92-94
• 参考文献94-98
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况98

【参考文献】

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本文编号：344870