双圆弧弧齿锥齿轮传动的接触分析研究

发布时间：2017-08-13 16:07

  本文关键词：双圆弧弧齿锥齿轮传动的接触分析研究

  更多相关文章： 双圆弧弧齿锥齿轮 啮合分析 参数化建模 动力学仿真 有限元分析

【摘要】：双圆弧弧齿锥齿轮作为一种新型的弧齿锥齿轮传动方式,无论在齿线方向以及齿高方向均为凸、凹齿廓相啮合,与传统弧齿锥齿轮相比,采用双圆弧齿廓的弧齿锥齿轮具有综合承载能力强,重合度高,使用寿命长,传动效率高等优点,这已被近年的试验研究所证实。由于双圆弧弧齿锥齿轮齿面几何复杂,目前研究者较少且不深入,限制了其应用推广。本文基于微分几何与齿轮啮合原理,结合格里森制弧齿锥齿轮的加工原理,以双圆弧基本齿廓为基础,对双圆弧弧齿锥齿轮进行了切齿啮合分析,通过理论分析得到了切齿啮合中的产形轮齿面方程、啮合方程以及双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程。在切齿啮合分析的基础上,根据简单双面切削法加工原理,对实际加工参数进行计算,得到了双圆弧弧齿锥齿轮粗加工和精加工过程中的刀位、刀位角等参数,并依此制定双圆弧弧齿锥齿轮实际加工计算卡。利用三维建模软件UG的表达式功能,参考空间曲面原理,编写生成双圆弧弧齿锥齿轮齿面的一系列曲线的数学方程,通过表达式功能绘制出双圆弧会吹锥齿轮齿面的曲线网格模型,进而生成双圆弧弧齿锥齿轮齿面的实际齿面模型。在已知参数的基础上,编制双圆弧弧齿锥齿轮齿坯实体的参数表达式,形成齿坯实体。通过布尔运算,切制出完整的双圆弧弧齿锥齿轮齿形。基于多体动力学原理,在动力学仿真软件ADAMS中建立双圆弧弧齿锥齿轮的虚拟样机的装配模型,设定好已知参数,对其动态啮合过程中的主、从动齿轮的角速度、啮合力变化规律作了分析。通过仿真分析验证了参数化建模的合理性。最后,分别取主、从动齿轮的三对齿进行啮合装配,通过UG与ANSYS workbench模块的连接接口,将主、从动齿轮三对齿装配模型导入到workbench中,设置齿轮副约束和已知参数,对其瞬时啮合状态进行静力学仿真,对其啮合状态下主、从动齿轮的大变形、等效应力、接触应力等作了分析。
【关键词】：双圆弧弧齿锥齿轮 啮合分析 参数化建模 动力学仿真 有限元分析
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 双圆弧弧齿锥齿轮传动综述10-15
• 1.2.1 双圆弧弧齿锥齿轮传动的国内外研究现状10-12
• 1.2.2 双圆弧齿轮接触问题的计算方法12-15
• 1.3 研究内容和方法15-17
• 第二章 切齿啮合分析17-29
• 2.1 圆弧齿轮传动的啮合理论17
• 2.2 共轭齿面的形成17-19
• 2.3 双圆弧弧齿锥齿轮加工原理19-20
• 2.4 弧齿锥齿轮20-21
• 2.5 双圆弧基本齿廓及其坐标表达21-23
• 2.6 产形轮齿面方程及其切齿啮合过程23-28
• 2.6.1 坐标系选择23-25
• 2.6.2 产形轮齿面方程及瞬时接触线方程25-27
• 2.6.3 双圆弧弧齿锥齿轮的实际齿面方程27-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第三章 双圆弧弧齿锥齿轮的参数化建模29-51
• 3.1 计算机辅助设计29-30
• 3.1.1 UG NX8.0的常用模块29
• 3.1.2 UG NX8.0空间曲线的构造方法29-30
• 3.2 空间曲线、空间曲面的绘制30-32
• 3.2.1 空间曲线的绘制30-31
• 3.2.2 空间曲面的绘制31-32
• 3.3 双圆弧弧齿锥齿轮的三维参数化建模32-49
• 3.3.1 参数曲线的确定32-33
• 3.3.2 双圆弧齿轮基本齿廓参数33-34
• 3.3.3 双圆弧弧齿锥齿轮齿轮副几何参数计算34-37
• 3.3.4 机床调整参数37-41
• 3.3.4.1 加工方法选择37-38
• 3.3.4.2 机床调整参数38-41
• 3.3.5 刀盘切削刀具基本齿廓成型41-42
• 3.3.6 产形轮齿面成型42-43
• 3.3.7 双圆弧弧齿锥齿轮实际齿面的绘制43-45
• 3.3.8 双圆弧弧齿锥齿轮齿坯的参数化绘制45-46
• 3.3.9 双圆弧弧齿锥齿轮实体成型46-47
• 3.3.10 双圆弧弧齿锥齿轮齿轮副的装配47-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第四章 双圆弧弧齿锥齿轮重合度及接触仿真51-65
• 4.1 双圆弧弧齿锥齿轮重合度51-54
• 4.1.1 概述51
• 4.1.2 双圆弧弧齿锥齿轮重合度计算51-54
• 4.2 双圆弧弧齿锥齿轮动态接触仿真54-58
• 4.2.1 ADAMS的介绍54
• 4.2.2 双圆弧弧齿锥齿轮虚拟样机的建立54-55
• 4.2.3 基于ADAMS软件的接触碰撞算法55-56
• 4.2.4 基于ADAMS的双圆弧弧齿锥齿轮动力学仿真及结果分析56-58
• 4.3 双圆弧弧齿锥齿轮传动的接触有限元分析58-63
• 4.3.1 有限元方法基本介绍58-60
• 4.3.2 建立双圆弧弧齿锥齿轮有限元模型60-62
• 4.3.3 求解及有限元结果后处理62-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第五章 结论与展望65-67
• 参考文献67-71
• 发表论文和参加科研情况71-73
• 致谢73

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本文编号：668138