高阶变性椭圆类齿轮传动的设计分析与仿真

发布时间：2017-07-29 23:05

  本文关键词：高阶变性椭圆类齿轮传动的设计分析与仿真

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【摘要】：高阶变性椭圆齿轮副是在椭圆齿轮的研究基础上提出一种新型的非圆齿轮副,其结合了椭圆齿轮、高阶椭圆齿轮和变性椭圆齿轮三者共同的传动特性,可用来传递变速运动和交变载荷,在工程机械、纺织机械、汽车、航空航天等领域,具有潜在的应用前景。因此,对高阶变性椭圆齿轮副的研究具有重要的理论意义。 本课题来源于国家自然科学基金项目,主要目的是探索一种高阶变性椭圆齿轮副的基本传动原理、椭圆类齿轮通用的设计方法、传动特性分析、静力学分析以及振动特性分析。依据齿轮啮合原理,研究了高阶变性椭圆齿轮副基本传动原理,推导了高阶变性椭圆的节曲线方程,提取出高效精确获取复杂节曲线的方法；依据齿条刀具范成法包络齿轮的原理,实现了主从动轮齿廓精确啮合的仿真过程,在MATLAB中获得的齿廓数据导入PRO/E中,形成齿廓样条曲线,完成齿轮三维建模；分别推导了高阶变性椭圆齿轮副的传动比、角加速度、压力角、重合度和曲率半径公式,分析了偏心率、变性系数和主从动轮阶数对高阶变性椭圆齿轮副的传动特性的影响变化关系,揭示了高阶变性椭圆齿轮副在各种参数影响下的运动学变化规律,将高阶变性椭圆齿轮副与曲柄滑块机构串联成组合机构,研究机构的运动规律,获得了运动学特性；建立了高阶变性椭圆齿轮静力学模型,推导了静力学参数计算公式,讨论了重要参数对高阶变性椭圆齿轮静力学的影响规律,获得了静力学特性,并推导高阶变性椭圆齿轮轮齿的齿面接触疲劳强度计算公式和齿根弯曲疲劳强度计算公式；根据模态分析的原理,采用有限元分析软件ANSYS Workbench,建立了高阶变性椭圆齿轮有限元模型,进行了有限元模态分析,对比分析偏心率和主从动轮的阶数重要参数对固有频率、模态振型的影响规律,获得了高阶变性椭圆齿轮的固有振动特性。
【关键词】：高阶变性椭圆齿轮 节曲线 齿廓 变传动比 模态分析
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 目录11-14
• 插图清单14-16
• 表格清单16-17
• 第一章 绪论17-24
• 1.1 非圆齿轮传动技术17-19
• 1.2 非圆齿轮国内外研究现状19-22
• 1.2.1 国外研究现状19-20
• 1.2.2 国内研究现状20-22
• 1.2.3 高阶变性椭圆齿轮研究现状22
• 1.3 本文主要研究内容22-23
• 1.3.1 课题的来源22
• 1.3.2 课题研究目的22
• 1.3.3 课题主要研究内容22-23
• 1.4 本章小结23-24
• 第二章 高阶变性椭圆齿轮副的传动设计24-46
• 2.1 椭圆类齿轮副传动的基本原理24-29
• 2.1.1 椭圆齿轮副24-25
• 2.1.2 高阶椭圆齿轮副25-27
• 2.1.3 变性椭圆齿轮副27-29
• 2.2 高阶变性椭圆齿轮副29-36
• 2.2.1 节曲线的数学模型29-30
• 2.2.2 节曲线封闭的条件30-31
• 2.2.3 节曲线凹凸性31
• 2.2.4 根切校验31
• 2.2.5 压力角校验31-32
• 2.2.6 重合度32-33
• 2.2.7 实现依据33-36
• 2.3 高阶变性椭圆齿轮副齿廓设计36-44
• 2.3.1 解析法36-37
• 2.3.2 折算齿形法37
• 2.3.3 由加工求解齿廓37-39
• 2.3.4 高阶变性椭圆齿轮齿廓的形成原理39-40
• 2.3.5 齿条刀具包络的数学模型40-41
• 2.3.6 齿廓包络线算法41-42
• 2.3.7 齿轮三维造型42-43
• 2.3.8 高阶变性椭圆齿轮设计程序43-44
• 2.4 本章小结44-46
• 第三章 高阶变性椭圆齿轮副的传动特性分析46-59
• 3.1 高阶变性椭圆齿轮副的传动比分析46-49
• 3.1.1 传动比与偏心率k_1的关系47
• 3.1.2 传动比与变性系数m_(11)的关系47-48
• 3.1.3 传动比与从动轮阶数n_2的关系48-49
• 3.2 高阶变性椭圆齿轮副的角加速度分析49-53
• 3.2.1 从动轮的角加速度50
• 3.2.2 角加速度与偏心率k_1的关系50-51
• 3.2.3 角加速度与变性系数m_(11)的关系51-52
• 3.2.4 角加速度与从动轮阶数n_2的关系52-53
• 3.3 高阶变性椭圆齿轮副的压力角53-54
• 3.3.1 压力角与偏心率k_1的关系53-54
• 3.4 高阶变性椭圆齿轮副的重合度分析54-56
• 3.4.1 重合度与偏心率k_1的关系54-55
• 3.4.2 重合度与模数m的关系55
• 3.4.3 重合度与齿数z的关系55-56
• 3.5 高阶变性椭圆类齿轮与其他机构的组合应用56-58
• 3.6 本章小结58-59
• 第四章 高阶变性椭圆齿轮传动的静力分析59-76
• 4.1 高阶变性椭圆齿轮的轮齿受力分析60-61
• 4.2 高阶变性椭圆齿轮副各力学参数的变化61-71
• 4.2.1 偏心率k_1与各力学参数之间的关系64-66
• 4.2.2 变性系数m_(11)与各静力学参数的关系66-69
• 4.2.3 阻力矩T_2与各静力学参数的关系69-71
• 4.3 高阶变性椭圆齿轮副的强度分析71-75
• 4.3.1 高阶变性椭圆齿轮齿面接触疲劳强度分析71-73
• 4.3.2 高阶变性椭圆齿轮齿根弯曲疲劳强度分析73-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 高阶变性椭圆齿轮的模态分析76-89
• 5.1 模态分析的原理76
• 5.2 高阶变性椭圆齿轮模态分析的步骤76-79
• 5.3 单个高阶变性椭圆齿轮模态分析79-84
• 5.3.1 阶数n_1对单齿轮固有频率的影响79-82
• 5.3.2 偏心率k_1对单齿轮固有频率的影响82-84
• 5.4 高阶变性椭圆齿轮副装配体模态分析84-87
• 5.4.1 阶数n_1、n_2对齿轮副装配体固有频率的影响84-85
• 5.4.2 偏心率k_1对装配体齿轮固有频率的影响85-87
• 5.5 本章小结87-89
• 第六章 总结与展望89-91
• 6.1 结论89
• 6.2 展望89-91
• 参考文献91-94
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高雪强;葛敬侠;;SolidWorks中的非圆齿轮实体建模方法研究[J];工程图学学报;2009年04期

2 刘辉,吴昌林,杨叔子;基于有限元法的斜齿轮体模态计算与分析[J];华中理工大学学报;1998年11期

3 李宝妮;张迎春;;非圆齿轮的应用及其发展动向[J];机床与液压;2008年04期

4 张宏文;;椭圆齿轮有限元模态分析[J];机械传动;2009年01期

5 张爱梅;蒋佳;魏丽君;赵娟;王雷;;非圆齿轮的动力学特性研究[J];机械传动;2009年05期

6 范素香;齐新华;侯书林;;基于Matlab及UG的偏心共轭非圆齿轮的设计[J];机械传动;2011年09期

7 黄忠超;蓝兆辉;;基于AutoCAD VBA的非圆齿轮实体建模[J];机械传动;2011年12期

8 太田浩;非圆齿轮的设计[J];机械工程师;1996年05期

9 刘有余;韩江;夏链;;椭圆齿轮滚齿加工三维仿真研究[J];机械设计;2012年05期

10 贺敬良,吴序堂,李建刚;变性椭圆齿轮连杆机构的运动特性及齿轮副设计[J];机械工程学报;2004年01期

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本文编号：591456