端曲面齿轮传动的啮合特性及承载能力分析

发布时间：2017-05-19 06:09

  本文关键词：端曲面齿轮传动的啮合特性及承载能力分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：端曲面齿轮副是在面齿轮副和非圆锥齿轮副的基础上建立的一种传递相交轴之间运动和动力的新型齿轮副,它有机地结合了面齿轮、锥齿轮、非圆锥齿轮以及非圆齿轮四大类型齿轮副的特点,具有重量轻、体积小、加工制造简单等优点。在工程机械、汽车等场合,具有潜在的应用前景。本课题来源于国家自然科学基金项目《变传动比面齿轮啮合传动的设计理论与制造技术研究》(编号:51275537),探索一种通用化的端曲面齿轮副的啮合特性及其承载能力的设计计算方法,以解决有关端曲面齿轮副的强度问题。本文针对这种新型的端曲面齿轮副,主要进行以下内容的研究:根据空间齿轮啮合原理以及共轭曲面的基本理论,研究端曲面齿轮副的基本传动原理,建立其空间啮合坐标系,推导端曲面齿轮的节曲线参数方程、齿顶曲线的参数方程以及齿根曲线的参数方程,推导出该齿轮的齿面参数方程。根据微分几何中曲面主曲率的相关理论,得到端曲面齿轮副齿面主曲率的计算方法,并求得半个周期内,该齿轮副齿面主曲率的变化规律。推导端曲面齿轮副压力角的计算方法,探讨了齿轮副的基本结构参数对其压力角的影响;建立了该齿轮传动过程中重合度的计算方法,分析基本结构参数对其重合度的影响。依据点接触赫兹理论,对端曲面齿轮副进行受力分析,探讨了基本结构参数对其受到的切向力和轴向力的影响;建立了该齿轮传动过程中轮齿齿面接触应力的计算方法;将端曲面齿轮传动当量为非圆齿轮齿条传动,推导出当量齿形系数和当量应力集中系数的计算公式,从而得到该面齿轮的齿根弯曲应力,分析了其基本结构参数对接触应力和弯曲应力值的影响;结合VB编程,开发出端曲面齿轮副的强度设计软件。采用现代测试技术与方法,利用应变片的基本原理,建立端曲面齿轮副的弯曲应力测量方法。搭建端曲面齿轮副的传动试验平台,通过测量负载力矩的大小来间接验证齿面接触应力计算方法的正确性。结合有限元分析,得到端曲面齿轮啮合过程中最大应力的位置及大小,通过与理论计算和试验结果的对比,验证了端曲面齿轮副的弯曲应力和接触应力计算方法的合理性、正确性。
【关键词】：面齿轮 啮合特性 接触应力 弯曲应力 齿轮强度
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及研究意义9-11
• 1.1.1 课题的研究背景9-10
• 1.1.2 课题的研究意义10-11
• 1.2 国内外现状11-13
• 1.2.1 面齿轮传动的研究现状11-12
• 1.2.2 端曲面齿轮传动的研究现状12-13
• 1.3 研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 2 端曲面齿轮副的基本理论15-23
• 2.1 齿轮副传动原理15-19
• 2.1.1 节曲线参数方程16-17
• 2.1.2 齿顶曲线和齿根曲线参数方程17-19
• 2.2 齿轮副的齿面方程19-22
• 2.2.1 齿廓形成原理19-21
• 2.2.2 端曲面齿轮的齿面方程21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 端曲面齿轮副的啮合特性分析23-37
• 3.1 齿面主曲率的计算23-26
• 3.1.1 非圆齿轮的主曲率23
• 3.1.2 端曲面齿轮的主曲率23-25
• 3.1.3 端曲面齿轮主曲率的简化25-26
• 3.2 压力角的计算与分析26-30
• 3.2.1 压力角的计算26-28
• 3.2.2 基本结构参数对压力角的影响28-30
• 3.3 重合度的计算与分析30-34
• 3.3.1 重合度的计算30-32
• 3.3.2 基本结构参数对重合度的影响32-34
• 3.4 本章小结34-37
• 4 端曲面齿轮副的强度计算分析37-57
• 4.1 齿轮副受力分析37-41
• 4.1.1 轮齿的受力情况37-38
• 4.1.2 基本结构参数对轴向力和切向力的影响38-41
• 4.2 齿面接触应力分析41-45
• 4.2.1 接触应力的计算方法41-42
• 4.2.2 接触应力分布情况42-43
• 4.2.3 基本结构参数对齿面接触应力的影响43-45
• 4.3 齿根弯曲强度分析45-53
• 4.3.1 齿根弯曲应力计算方法46-47
• 4.3.2 当量齿轮齿条的节曲线47-48
• 4.3.3 当量系数的计算48-50
• 4.3.4 基本结构参数对弯曲应力的影响50-53
• 4.4 强度计算软件的开发53-55
• 4.4.1 开发软件的目的53
• 4.4.2 软件系统设计53-55
• 4.5 本章小结55-57
• 5 端曲面齿轮副的强度试验方法57-71
• 5.1 齿轮副的加工57-58
• 5.2 弯曲应力试验58-63
• 5.2.1 试验方案58-61
• 5.2.2 试验结果与分析61-63
• 5.3 接触应力试验63-66
• 5.3.1 试验台搭建63-64
• 5.3.2 试验结果与分析64-66
• 5.4 有限元分析66-70
• 5.4.1 有限元模型建立66-67
• 5.4.2 有限元结果与分析67-70
• 5.5 本章小结70-71
• 6 结论与展望71-73
• 6.1 结论71
• 6.2 展望71-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-79
• 附录79
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录79
• B. 作者1在攻读学位期间参加的科研项目目录79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 朱景梓;沈绍槐;张宏民;孙珏;吴文周;;双圆弧齿轮轮齿应力的三维光弹性分析[J];齿轮;1981年02期

2 李政民卿;朱如鹏;;面齿轮传动的承载接触分析[J];南京航空航天大学学报;2010年02期

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本文编号：377893