逻辑齿轮设计及强度研究

发布时间：2017-06-14 03:08

  本文关键词：逻辑齿轮设计及强度研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：论文主要研究内容有:(1)介绍了逻辑齿条的形成原理及过程,根据逻辑齿条齿廓方程以及逻辑齿条与逻辑齿轮节圆以外部分相互啮合关系,求出逻辑齿轮节圆外部分的齿廓方程。结合逻辑齿轮的齿廓方程,通过matlab编程求出齿廓上逻辑点的坐标,拟合画出逻辑齿轮一侧轮廓,完善得到逻辑齿轮齿形图。然后单独改变三个齿廓参数之一,作出不同齿廓参数下齿形图,分析其对逻辑齿轮齿形和齿廓上逻辑点数目的影响。(2)建立了单圆角逻辑齿条刀具的齿顶圆弧半径的公式,并得出齿顶圆弧半径与连接逻辑点的关系,接着推出了单圆角和两圆角逻辑齿条刀具的齿顶曲线方程。根据逻辑齿条刀具与逻辑齿轮之间相互啮合关系,求出了逻辑齿轮齿根过渡曲线方程。编程求出逻辑齿轮齿根过渡曲线上的点,进而作出完整逻辑齿轮二维图。建立了两种齿条刀具下的逻辑齿轮三维模型,运用Workbench对单齿啮合的逻辑齿轮进行静力有限元分析,得到逻辑齿轮的应力分布,结果表明单圆角齿条刀具对应齿根过渡曲线的逻辑齿轮弯曲强度较好。(3)为了得到合适的逻辑齿轮齿廓参数,基于同条件下的渐开线齿轮齿顶厚,计算得到初始压力角在2°-12°范围内的多组齿廓参数。通过对其齿形特征进行对比,并对工况一定下的逻辑齿轮在节圆处相互啮合进行受力分析,提出了同时保证弯曲强度和接触强度齿廓参数选取方法,即初始压力角选取越小越好。所以最终应选取初始压力角为2°那组齿廓参数。(4)求出了使用渐开线齿条刀具啮合加工的渐开线齿轮模型。分析了逻辑齿轮啮合的过程,指出齿根应力最大发生在单齿啮合的最高点处。运用Workbench分析了四组齿廓参数下逻辑齿轮和渐开线齿轮各自在节圆处和单齿啮合最高点相互啮合时的齿根应力,得到了逻辑齿轮比渐开线齿轮的齿根弯曲强度好,以及对上述结果的正确性进行了验证。
【关键词】：逻辑齿轮 MATLAB 齿根过渡曲线 齿廓参数选取 有限元分析 齿根应力 弯曲强度
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 引言10-11
• 1.2 逻辑齿轮简介与研究现状11-12
• 1.3 论文的研究目的、主要内容与意义12-14
• 2 逻辑齿轮建模与齿廓参数分析14-27
• 2.1 逻辑齿轮齿廓方程的建立14-18
• 2.2 逻辑齿轮的建模18-21
• 2.2.1 逻辑齿轮的几何尺寸选择18-19
• 2.2.2 齿廓上逻辑点的计算19
• 2.2.3 逻辑齿轮齿形的绘制19-21
• 2.3 逻辑齿轮啮合线21-22
• 2.4 逻辑齿轮齿廓参数的影响22-26
• 2.4.1 初始压力角 α0的影响23-24
• 2.4.2 初始基圆半径G0的影响24-25
• 2.4.3 相对压力角 δ 的影响25-26
• 2.5 小结26-27
• 3 逻辑齿轮齿根过渡曲线设计27-40
• 3.1 两种齿根过渡曲线方程的建立29-33
• 3.2 逻辑齿轮的精确建模33-34
• 3.3 不同过渡曲线下齿根应力分析34-39
• 3.3.1 分析方法的选择34-35
• 3.3.2 逻辑齿轮有限元模型建立35-36
• 3.3.3 有限元分析过程处理36-39
• 3.3.3.1 网格划分36-37
• 3.3.3.2 边界约束及载荷施加37
• 3.3.3.3 结果分析37-39
• 3.4 小结39-40
• 4 逻辑齿轮齿廓参数的选取40-52
• 4.1 逻辑齿廓参数的正交试验41-43
• 4.2 选取前提与计算43-46
• 4.2.1 选取前提条件43-44
• 4.2.2 齿廓参数计算44-46
• 4.3 选取依据46-51
• 4.3.1 齿形特征分析46-49
• 4.3.2 轮齿受力分析49-51
• 4.4 小结51-52
• 5 齿廓参数选取验证分析52-65
• 5.1 渐开线齿轮建模52-54
• 5.2 逻辑齿轮啮合过程分析54-57
• 5.3 不同参数下逻辑齿轮弯曲应力对比57-64
• 5.3.1 网格划分59
• 5.3.2 边界约束及载荷施加59
• 5.3.3 结果分析59-64
• 5.4 小结64-65
• 6 总结与展望65-68
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-70
• 附录70-84
• 个人简历、在学期间发表的学术论文84-85
• 致谢85

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本文编号：448317