基于啮合动力学的齿轮修形研究及应用

发布时间：2017-06-19 14:02

  本文关键词：基于啮合动力学的齿轮修形研究及应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代经济生活中,齿轮是一种非常关键的零件,齿轮被广泛地应用于齿轮箱中。目前齿轮技术正朝着高速和重载的方向发展,很多场合对齿轮的要求也越来越严格,相应地对齿轮的研究也变得非常重要。本文从齿轮啮合动力学和齿轮修形方面进行研究,目标是找出动态啮合力和修形量之间的关系,通过合适的修形量和修形曲线的选择达到降低齿轮振动和传动噪音的目的。对齿轮的轮齿啮合刚度、啮合误差及啮合冲击进行动态激励分析,并建立了齿轮传动的动态模型,对齿轮啮合进行动态特性分析。得出结论：斜齿轮在啮合传动过程中会产生扭转、轴向和径向三个方向的振动。采用齿轮修形技术可以有效地减小齿轮啮合的动态激励,从而改善齿轮的动态响应特性。并对卸船机减速器主起升啮合齿轮副进行了仿真运动分析,得出了与理论分析相吻合的结论,验证了理论分析的正确性。其次建立齿轮啮合传动的仿真模型,输入齿轮副的主要参数,并建立传动齿轮副的柔性体模型,包括：建立啮合齿轮副的三维模型、柔性体MNF文件的生成,以及明确齿轮传动的约束条件和加载情况。选择齿面撞击参数,然后仿真运动求出齿轮副工作状态下的实际啮合力。通过利用计算机运动仿真技术,分析对比了几种不同的修形方法,最后得出了修形齿轮的最佳修形曲线及修形量。首先求解出齿轮在不同啮合位置下对应的修形量,再用描点的方法对修形曲线实施精确拟合,构建出齿轮的三维模型,最后通过运动动力学分析修形齿轮。给出了修形后齿轮切向啮合力的时域图,并对比了四种修形曲线的齿轮和修形前齿轮的平均、最大和最小啮合力,最后得出结论：采用日高寺内等修形法能够得到本文研究的齿轮的最佳修形曲线。本文提出利用计算机仿真技术确定修形曲线和修形量的方法,被广泛地应用于卸船机减速器的轮齿修形设计中。这种方法也可被推广到其它类型的齿轮箱的轮齿修形领域。
【关键词】：修形 啮合 动力学 修形曲线 修形量
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题的提出及课题的意义9-10
• 1.2 齿轮啮合动力学的研究与现状10-13
• 1.2.1 解析法10-12
• 1.2.1.1 谐波平衡法10-11
• 1.2.1.2 基于分段技术的解析法11
• 1.2.1.3 增量谐波平衡法11-12
• 1.2.2 数值法12
• 1.2.3 实验法12-13
• 1.3 齿轮修形技术的研究现状13-15
• 1.3.1 国外齿轮修形技术的研究现状13-14
• 1.3.2 我国齿轮修形技术的研究现状14-15
• 1.4 论文的研究内容15-16
• 第2章 齿轮啮合动力学的基础理论16-25
• 2.1 齿轮传动系统的动态激励16-22
• 2.1.1 齿轮轮齿啮合的刚度基础理论17-20
• 2.1.2 齿轮轮齿啮合误差的基础理论20-21
• 2.1.3 齿轮传动啮合冲击的基础理论21-22
• 2.2 齿轮传动系统数学模型的建立22-23
• 2.3 齿轮啮合传动的动态特性分析23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 齿轮啮合传动的仿真分析25-41
• 3.1 刚性体和和柔性体动力学的理论框架25-28
• 3.2 建立相互啮合齿轮的模型28-37
• 3.2.1 传动齿轮副的主要输入参数28
• 3.2.2 传动齿轮副的柔性体建模28-36
• 3.2.2.1 建立啮合齿轮副的三维模型28-34
• 3.2.2.2 柔性体MNF文件的生成34-35
• 3.2.2.3 齿轮传动约束条件和加载情况35-36
• 3.2.3 齿面撞击参数的选择36-37
• 3.3 仿真运动求出齿轮副工作状态下的实际啮合力37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 齿轮修形方法的选择及修形量的确定41-57
• 4.1 渐开线齿形齿轮的修形原理概述41-47
• 4.2 通过有限元法分析得出的齿轮接触和修形量情况47-55
• 4.2.1 有限元接触理论简介48-50
• 4.2.2 建立齿轮的有限元模型50-51
• 4.2.3 用有限元分析软件创建齿轮接触对51-52
• 4.2.4 明确临界条件和负载情况52-53
• 4.2.5 为进一步求解设置相应条件53-54
• 4.2.6 修形量结果分析54-55
• 4.2.7 对有限元分析的最终结果进行概括55
• 4.3 本章小结55-57
• 第5章 选择齿轮修形的最优曲线57-65
• 5.1 确定最优修形曲线的一般准则57-58
• 5.2 齿轮修形的实例研究58-64
• 5.2.1 根据不同修形曲线各自建模下的结果58-61
• 5.2.2 根据动态啮合力确定最佳修形曲线61-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第6章 仿真修形技术在卸船机减速器中的应用65-72
• 6.1 应用举例65-70
• 6.2 仿真修形技术的优点与推广应用70-71
• 6.3 本章小结71-72
• 第7章 结论与展望72-74
• 7.1 全文总结72
• 7.2 全文展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-79
• 作者简介79

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