齿面凹坑形貌对面齿轮啮合性能影响的研究

发布时间：2017-08-06 03:19

  本文关键词：齿面凹坑形貌对面齿轮啮合性能影响的研究

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【摘要】：面齿轮传动是一种圆锥齿轮与圆柱齿轮相啮合的新型齿轮传动,具有传动比大、重合度高、质量轻、承载能力强等优点。随着面齿轮作为一种新型航空传动齿轮而越来越受到人们的重视。为了提高面齿轮在乏油状态下的运行寿命,有学者提出通过在面齿轮齿面添加凹坑形貌储存润滑油来提高其乏油状况下的运行寿命。但是在齿面添加凹坑形貌后将改变原有齿面的结构,会对面齿轮传动的啮合性能会产生一定的影响,故本文以面齿轮齿面凹坑形貌为研究对象,分析不同凹坑形貌及尺寸参数对面齿轮传动啮合性能的影响。主要研究内容包括如下:根据插齿刀插齿加工面齿轮的特点及啮合理论,推导出面齿轮的齿面方程,然后运用Matlab求解出面齿轮齿顶不变尖的最大外半径及齿根不发生根切的最小内半径。通过Pro/E软件来建立面齿轮的实体三维模型,分别设计了圆形、等边三角形、正方形三种齿面凹坑形貌,并建立了凹坑形貌面齿轮传动系统的三维模型。利用ADAMS软件对不同凹坑形貌面齿轮传动系统进行动力学仿真分析,研究了齿面不同凹坑形貌对面齿轮啮合性能的影响,得出圆形凹坑形貌对面齿轮啮合力及输出转速的影响最小。然后在圆形凹坑齿面的基础上,分析了不同直径的圆形凹坑形貌对面齿轮输出转速的变化规律,并计算出其传动误差值。通过对比分析表明:齿面凹坑形貌会增大面齿轮的传动误差,并且当圆形凹坑直径在300μm时对面齿轮的传动误差影响最小,传动最稳定。通过激光打标机在面齿轮齿面加工出不同的凹坑形貌。利用YD9550滚动检查机进行凹坑形貌面齿轮的啮合传动实验,测出了不同凹坑形貌面齿轮的接触力及不同直径圆形凹坑形貌面齿轮的传动误差值,与仿真进行对比分析,验证了仿真的正确性。
【关键词】：面齿轮传动 凹坑形貌 动力学仿真 啮合力 传动误差
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究的背景和意义9-10
• 1.2 面齿轮传动的特点及国内外的研究概况10-13
• 1.2.1 面齿轮传动的特点10-11
• 1.2.2 面齿轮传动国外的研究概况11-12
• 1.2.3 面齿轮传动国内的研究概况12-13
• 1.3 表面微形貌的研究概况13-14
• 1.4 课题来源及研究内容14-16
• 第二章 不同凹坑形貌面齿轮传动系统的三维建模16-29
• 2.1 面齿轮的生成原理16-19
• 2.1.1 面齿轮的插齿加工过程16
• 2.1.2 建立面齿轮的加工坐标系16-18
• 2.1.3 刀具齿面方程的建立18-19
• 2.2 推导面齿轮齿面方程的过程19-20
• 2.2.1 齿面啮合方程的确定19-20
• 2.2.2 面齿轮齿面方程的确定20
• 2.3 面齿轮几何尺寸的分析20-24
• 2.3.1 面齿轮最小内半径的计算20-22
• 2.3.2 面齿轮最大外半径的计算22-23
• 2.3.3 面齿轮齿根过渡区齿面方程的确定23-24
• 2.4 正交面齿轮三维几何模型的建立24-26
• 2.4.1 可视化仿真正交面齿轮齿面24-25
• 2.4.2 正交面齿轮的三维几何模型的生成25-26
• 2.5 面齿轮齿不同凹坑形貌的设计26-27
• 2.6 凹坑形貌面齿轮装配模型的建立27-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第三章 凹坑形貌面齿轮的啮合动力学仿真29-44
• 3.1 虚拟样机技术及ADAMS软件的介绍29-31
• 3.1.1 虚拟样机的介绍29-30
• 3.1.2 ADAMS软件的概述30-31
• 3.2 ADAMS动力学仿真的理论基础31-34
• 3.2.1 多体动力学建模及求解过程31
• 3.2.2 广义坐标的确定31
• 3.2.3 动力学方程的建立31-32
• 3.2.4 动力学方程的求解32-34
• 3.3 不同凹坑形貌面齿轮啮合系统虚拟样机的建立34-37
• 3.3.1 面齿轮传动模型导入ADAMS软件34
• 3.3.2 约束条件及驱动参数的设置34-35
• 3.3.3 基于ADAMS软件的接触碰撞算法35-36
• 3.3.4 虚拟样机模型的建立36-37
• 3.4 不同凹坑形貌面齿轮啮合动力学的仿真分析37-40
• 3.4.1 齿面不同凹坑形貌对面齿轮传动啮合力的影响37-39
• 3.4.2 齿面不同凹坑形貌对面齿轮输出转速的影响39-40
• 3.5 齿面不同直径的圆形凹坑对面齿轮传动误差的影响40-43
• 3.5.1 齿面不同直径圆形凹坑形貌的设计40-41
• 3.5.2 不同直径圆形凹坑形貌面齿轮的传动误差分析41-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 面齿轮齿面凹坑微形貌的加工方法44-52
• 4.1 常用的表面微形貌加工方法的对比分析44-46
• 4.2 激光加工表面微形貌的加工原理及特点46-47
• 4.2.1 激光加工表面微形貌的加工原理46
• 4.2.2 激光加工表面微形貌的的特点46-47
• 4.3 激光加工参数对微形貌表面质量的影响47-48
• 4.4 面齿轮齿面凹坑形貌的激光加工实例48-51
• 4.4.1 加工微形貌的激光设备简介48-50
• 4.4.2 激光加工齿面凹坑形貌的过程50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 不同凹坑形貌面齿轮啮合性能的实验研究52-63
• 5.1 实验的目的52
• 5.2 实验设备及检测原理52-54
• 5.2.1 实验设备52-53
• 5.2.2 实验检测的原理53-54
• 5.3 实验对象及操作过程54-56
• 5.3.1 实验对象54-55
• 5.3.2 实验操作过程55-56
• 5.4 实验结果分析56-61
• 5.4.1 不同形状凹坑形貌面齿轮啮合接触力的验证56-58
• 5.4.2 不同直径圆形凹坑形貌面齿轮传动误差的检测58-61
• 5.5 本章小结61-63
• 第六章 全文总结与展望63-65
• 6.1 全文内容总结63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间主要研究成果及参与科研项目69-70
• 论文致谢70

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本文编号：628169