实时无隙钢球精密传动啮合副热特性研究

发布时间：2017-09-24 02:35

  本文关键词：实时无隙钢球精密传动啮合副热特性研究

  更多相关文章： 钢球精密传动 啮合副 瞬时接触温升 本体温度场 稳态热分析

【摘要】：实时无隙钢球精密传动是一种新型少齿差行星传动,具有啮合效率高、噪声低、传动比大、承载能力强和结构易于微型化等优点,广泛地应用于精密机械领域。本文在分析实时无隙钢球精密传动的传动原理、齿形理论和力学特性的基础上,研究了该传动啮合副的接触应力、瞬时接触温升和本体温度场。分析了传动机构的工作原理、摆线槽齿形和啮合副载荷特性。根据赫兹理论,提出啮合副空间接触的假设条件,建立了内、外摆线槽和钢球接触侧的最大接触应力计算模型,分析了一个运动周期内最大接触应力的变化规律。根据布洛克理论,应用点接触温升公式推导出摆线钢球啮合副的瞬时接触温升计算公式。分析了温升公式中啮合副相对滑动速度和时变摩擦系数的变化规律,并运用MATLAB软件绘制出瞬时接触温升的周期变化曲线。研究了传动机构设计参数对啮合副瞬时接触温升的影响。利用温度场的圣维南原理,建立了摆线钢球啮合副本体温度场的单齿啮合稳态热分析模型。根据传热学理论,推导出啮合副本体温度场的热平衡方程和各计算区域的边界条件公式。运用MATLAB软件,编程得到啮合副热流密度的变化规律。通过判断啮合副润滑油流动状态,推导出啮合副各计算区域的对流换热系数公式。应用UG软件进行啮合副的参数化实体建模,将三维模型导入ANSYS Workbench软件中进行啮合副的稳态热分析,得到啮合副本体温度的分布云图。对各啮合位置摆线槽本体温度进行曲线拟合,得到摆线槽本体温度的变化规律。研究了传动机构设计参数和润滑油温度对啮合副本体温度的影响。
【关键词】：钢球精密传动 啮合副 瞬时接触温升 本体温度场 稳态热分析
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 实时无隙钢球精密传动的研究现状11-12
• 1.3 传动机构热特性的研究现状12-14
• 1.4 课题来源及主要研究内容14-16
• 第2章 摆线钢球啮合副的接触应力分析16-30
• 2.1 传动结构与传动原理16
• 2.2 摆线槽的齿廓方程16-18
• 2.3 摆线槽齿廓的主曲率和主曲率半径18-20
• 2.4 摆线钢球啮合副的法向载荷计算20-22
• 2.5 摆线钢球啮合副的最大接触应力22-29
• 2.5.1 啮合副点接触问题的基本公式23-25
• 2.5.2 外摆线槽与钢球的最大接触应力25-26
• 2.5.3 内摆线槽与钢球的最大接触应力26-27
• 2.5.4 啮合副最大接触应力的计算实例27-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 摆线钢球啮合副的瞬时接触温升分析30-41
• 3.1 摆线钢球啮合副瞬时接触温升的计算模型30-34
• 3.1.1 瞬时接触温升的计算公式30-31
• 3.1.2 摆线槽钢球啮合副的相对滑动速度分析31-33
• 3.1.3 摆线槽钢球啮合副的摩擦系数分析33-34
• 3.2 啮合副瞬时接触温升的计算实例34-36
• 3.3 摆线钢球啮合副瞬时接触温升的参数影响分析36-40
• 3.3.1 短幅系数对啮合副瞬时接触温升的影响36-37
• 3.3.2 钢球半径对啮合副瞬时接触温升的影响37-38
• 3.3.3 发生圆半径对啮合副瞬时接触温升的影响38-39
• 3.3.4 摆线槽槽型角对啮合副瞬时接触温升的影响39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 摆线钢球啮合副本体温度场的理论分析41-53
• 4.1 摆线钢球啮合副本体温度场的分析模型41-42
• 4.2 本体温度场的热平衡方程和边界条件42-46
• 4.2.1 本体温度场的热平衡方程42-43
• 4.2.2 本体温度场的边界条件43-46
• 4.3 摆线钢球啮合副的热流密度分析46-48
• 4.4 摆线钢球啮合副的对流换热分析48-51
• 4.4.1 行星盘端面、中心盘端面和摆线槽底面的对流换热分析49-50
• 4.4.2 摆线槽斜面的对流换热分析50
• 4.4.3 行星盘外侧面的对流换热分析50-51
• 4.4.4 钢球表面的对流换热分析51
• 4.5 本章小结51-53
• 第5章 摆线钢球啮合副本体温度场的有限元仿真53-65
• 5.1 ANSYS Workbench稳态热分析简介53-54
• 5.2 摆线钢球啮合副的有限元模型54-57
• 5.2.1 啮合副的实体模型54-56
• 5.2.2 啮合副的有限元模型56-57
• 5.3 摆线钢球啮合副本体温度场的仿真实例57-60
• 5.4 摆线钢球啮合副本体温度的参数影响分析60-64
• 5.4.1 短幅系数对啮合副本体温度的影响60-61
• 5.4.2 钢球半径对啮合副本体温度的影响61
• 5.4.3 发生圆半径对啮合副本体温度的影响61-62
• 5.4.4 摆线槽槽形角对啮合副本体温度的影响62-63
• 5.4.5 润滑油温度对啮合副本体温度的影响63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果71-72
• 致谢72

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本文编号：908882