新型环面渐开线齿轮传动应力分析及试验研究

发布时间：2017-06-30 06:14

  本文关键词：新型环面渐开线齿轮传动应力分析及试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：环面渐开线齿轮是一种对安装误差不敏感,无需修形就具有良好啮合性能的新型齿轮,其接触强度及弯曲强度是影响其使用寿命的重要因素,其传动应力及试验的研究是推广使用这种新型齿轮的基础。本文以新型环面渐开线齿轮为研究对象,对其齿面接触应力及弯曲应力进行了研究,主要研究内容如下。(1)根据环面渐开线齿轮的滚齿加工原理及齿轮啮合原理建立环面渐开线齿轮的数学模型。根据环面渐开线齿轮的数学模型对其几何特性进行分析,以MATLAB为平台开发了环面渐开线齿轮几何特性分析的图形用户界面。(2)建立标准安装下的环面渐开线齿轮接触数学模型,进行齿面接触分析求出接触轨迹。研究加工齿条刀具的主曲率及主方向,根据配对曲面间主曲率及主方向的关系,研究环面渐开线齿轮在不同接触点处的主曲率及主方向,基于点接触赫兹理论给出求解不同接触点处的最大接触应力的计算方法。分析不同变位系数对轮齿齿形系数及应力修正系数的影响,基于传统的悬臂梁理论探讨了不同环面半径环面渐开线齿轮弯曲应力初步的计算方法(3)根据环面渐开线齿轮的数学模型,建立其精确的三维模型,并对凸、凹环面齿轮副进行空载干涉检查。以标准安装条件下平行轴凸、凹环面渐开线齿轮副为研究对象,利用Hyper Mesh及ABAQUS对其静态及动态传动应力进行有限元分析,并根据动态有限元模型研究了环面渐开线齿轮的重合度。(4)设计环面渐开线齿轮静态弯曲应力试验台,采用电测法研究了不同载荷作用下凸、凹环面渐开线齿轮齿顶加载时静态弯曲应力,并将试验测试结果与理论计算结果及有限元分析结果进行对比分析,探讨了试验误差产生的原因。
【关键词】：环面渐开线齿轮 几何特性 接触应力 弯曲应力 有限元分析 弯曲应力试验
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 注释表13-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 论文研究背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 齿面接触应力研究现状16-17
• 1.2.2 齿根弯曲应力研究现状17-19
• 1.2.3 齿轮传动强度试验研究现状19-20
• 1.3 论文主要研究内容20-22
• 第二章 环面渐开线齿轮齿面生成及几何参数设计22-37
• 2.1 滚切加工原理22
• 2.2 齿条刀具的数学模型22-25
• 2.2.1 齿条刀具法向齿廓方程22-24
• 2.2.2 齿条刀具齿面方程24-25
• 2.3 凸、凹环面齿轮的数学模型25-26
• 2.4 环面渐开线齿轮几何参数设计26-33
• 2.4.1 环面渐开线齿轮根切分析27-29
• 2.4.2 环面渐开线齿轮的尖化分析29-30
• 2.4.3 环面渐开线齿轮轮齿干涉分析30-33
• 2.5 基于几何参数设计的GUI设计33-35
• 2.6 本章小结35-37
• 第三章 环面渐开线齿轮传动应力的解析计算37-58
• 3.1 曲面第一和第二基本齐式37-38
• 3.1.1 第一基本齐式37
• 3.1.2 第二基本齐式37-38
• 3.2 曲面的主方向及主曲率38-39
• 3.3 环面齿轮主方向及主曲率39-44
• 3.3.1 环面渐开线齿轮接触分析40-41
• 3.3.2 齿条刀具齿面的主方向及主曲率41-42
• 3.3.3 环面渐开线齿轮齿面的主方向及主曲率42-44
• 3.4 环面渐开线齿轮接触应力计算44-50
• 3.4.1 赫兹点接触理论44-49
• 3.4.2 法向接触力的计算49
• 3.4.3 环面渐开线齿轮最大接触应力计算流程49-50
• 3.5 环面渐开线齿轮齿根弯曲应力计算50-57
• 3.5.1 不同变位系数轮齿齿形系数的计算51-53
• 3.5.2 不同变位系数轮齿应力修正系数的计算53-56
• 3.5.3 环面齿轮的齿根弯曲应力计算56-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第四章 环面渐开线齿轮传动应力的有限元分析58-75
• 4.1 环面齿轮的精确建模58-60
• 4.1.1 环面齿轮的实体建模58-59
• 4.1.2 虚拟装配及动态干涉检查59-60
• 4.2 有限元分析基础60-62
• 4.2.1 有限元法基本思想60
• 4.2.2 接触问题有限元法60-61
• 4.2.3 接触界面条件61-62
• 4.3 环面齿轮有限元分析前处理62-63
• 4.4 环面齿轮静态有限元分析63-68
• 4.4.1 静态单齿模型的分析步设置63-64
• 4.4.2 定义接触对64
• 4.4.3 定义载荷及边界条件64
• 4.4.4 理论与有限元方法对比分析64-68
• 4.5 环面齿轮动态有限元分析68-74
• 4.5.1 显式时间积分算法69
• 4.5.2 多齿动态接触分析69-70
• 4.5.3 动态啮合结果分析70-73
• 4.5.4 环面齿轮重合度分析73-74
• 4.6 本章小结74-75
• 第五章 环面渐开线齿轮弯曲应力试验75-82
• 5.1 试验台设计75-76
• 5.2 测试原理76-78
• 5.2.1 应变片76-78
• 5.2.2 无线静态应变测试系统78
• 5.3 试验步骤78-79
• 5.4 试验结果分析79-81
• 5.5 本章小结81-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 论文总结82-83
• 6.2 论文后续展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-89
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文89

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