准双曲面螺旋锥齿轮啮合特性研究

发布时间：2017-05-07 13:01

  本文关键词：准双曲面螺旋锥齿轮啮合特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮是机械装备中重要的零部件,对齿轮的仿真分析是保证齿轮和整机可靠工作的必要环节,因此对齿轮啮合仿真计算具有重要的意义。本论文课题来源于国家自然科技基金资助项目“基于混合润滑理论斜齿轮动态特性研究(51405142)”,主要对准双曲面螺旋锥齿轮进行参数化建模,并对不同工况下利用有限元分析软件对该齿轮进行动力学接触分析和啮合特性研究。论文所完成的主要工作如下:首先,论文在研究螺旋锥齿轮生成机理的基础上,根据准双曲面螺旋锥齿轮的结构特点,确定了实际的加工方法。通过机床各部位的坐标变化建立了准双曲面螺旋锥齿轮大小两齿轮的齿面方程,并且在确定齿轮基本参数后,通过数值计算软件求解齿面的离散点。将离散点的数据文件导入三维软件中进行曲面造型,通过阵列操作后得到齿轮三维模型,并且在装配后进行运动仿真确保齿轮正确啮合,为后续的有限元分析提供了正确的模型。其次,论文将建立的三维模型导入有限元软件后划分网格并检查网格质量,建立较精确的三维有限元模型。通过改变边界条件,在六种不同的工况下进行了准双曲面锥齿轮接触应力分析,得到齿面等效应力与时间的关系曲线图。对比分析结果,得到了最大等效应力值随着转速或者载荷的增加而增大、在轻载或者空载时转速对等效应力的影响更大等研究结论。最后,利用有限元法求得齿面啮合点,得到接触轨迹在局部坐标系中的投影,分析了载荷对啮合点位置及接触轨迹的影响。利用有限元方法对齿轮进行动力学接触分析,得到齿面啮合力与沿啮合力方向变形随时间变化关系。根据啮合刚度、啮合力与变形的理论关系,在不同载荷下求解齿轮的啮合刚度获得时变得啮合刚度曲线。分析曲线得到了轻载时啮合刚度时变性明显,随着载荷增加啮合刚度稳定性增强,同时一般情况下载荷越大啮合刚度值越大等研究结论。本文建立了格里森制准双曲面锥齿轮的精确有限模型,并分析不同工况下该齿轮副的动力学性能,这对提高齿轮生产效率与质量、传动效率具有重要意义。同时,研究结论为进一步分析和优化齿面精度提供了参考,指明了齿面修形的方向,在调整及优化轮齿齿面的相关领域做了有益的探索。
【关键词】：准双曲面锥齿轮 参数化建模 有限元 齿轮接触分析
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-17
• 1.1 研究目的与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 齿轮加工机床9-10
• 1.2.2 螺旋锥齿轮三维建模10-11
• 1.2.3 齿轮动态分析11-14
• 1.3 研究思路与主要研究内容14-16
• 1.3.1 研究思路14-15
• 1.3.2 研究内容15-16
• 1.4 课题来源与论文构架16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 准双曲面螺旋锥齿轮三维建模17-28
• 2.1 基本理论17-20
• 2.1.1 啮合原理17-18
• 2.1.2 齿轮加工原理18-19
• 2.1.3 几何原理19-20
• 2.2 小齿轮齿面方程的建立20-22
• 2.2.1 机床各坐标系变换20-21
• 2.2.2 刀盘齿面方程的建立21-22
• 2.2.3 齿廓方程的推导22
• 2.3 大齿轮齿面方程的建立22-24
• 2.3.1 机床各坐标系变换22-23
• 2.3.2 刀盘齿面方程建立23-24
• 2.4 三维模型的建立24-27
• 2.4.1 齿轮与机床参数24-25
• 2.4.2 数值计算25-26
• 2.4.3 三维曲面造型26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 不同工况下接触应力分析28-40
• 3.1 引言28
• 3.2 理论基础28-32
• 3.2.1 接触分析理论28-29
• 3.2.2 有限元分析理论29-30
• 3.2.3 动力学分析理论30-32
• 3.3 不同工况下螺旋锥齿轮应力分析32-39
• 3.3.1 建立有限元模型32-33
• 3.3.2 接触应力分析33-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 不同载荷下接触轨迹与啮合刚度40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 不同载荷下齿面接触轨迹40-45
• 4.2.1 理论计算40-41
• 4.2.2 有限元法求解接触轨迹41-45
• 4.3 不同载荷下的啮合刚度45-49
• 4.3.1 齿面综合变形45-46
• 4.3.2 齿面啮合力46-48
• 4.3.3 啮合刚度48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 总结与展望50-52
• 5.1 总结50
• 5.2 展望50-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-57
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文57

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本文编号：349872