高低温条件下小模数齿轮动态传动精度的研究

发布时间：2017-10-08 07:29

  本文关键词：高低温条件下小模数齿轮动态传动精度的研究

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【摘要】：课题来源于国家自然科学基金项目(51275538)和上海市空间飞行器机构重点实验室基金项目(SM2014B101)。精密小模数齿轮装置在航天机械、仪器仪表等装置中应用广泛。真空高低温、交变高低温等环境直接影响小模数齿轮传动装置卡滞或回差,对其设计及性能仿真等提出了更高的要求。因此,研究高低温条件下小模数齿轮传动动态传动精度具有重要的意义。本文考虑高低温、齿轮偏心及相位误差等因素,建立了有限元模型,对小模数齿轮传动装置的静、动态传动精度和回差进行了仿真研究。主要研究内容如下:(1)推导了齿轮副法向侧隙解析计算公式以及高低温条件下无箱体(仅齿轮副)和有箱体时齿轮副法向侧隙改变量的计算公式。在理论计算基础上,进行了高低温条件下齿轮齿厚的上下偏差的设计,以避免高温时发生卡齿现象;(2)建立了高低温条件下齿轮副热变形的有限元仿真模型,以研究小模数齿轮在高低温条件下法向侧隙的变化规律,仿真表明:有限元仿真结果与解析解一致,随温度变化呈现出非线性。(3)考虑转速、负载及高、低温条件,建立了小模数齿轮动态传动精度有限元动力学分析模型;研究了高低温条件下小模数齿轮动态传动精度的变化规律,考虑齿轮的双偏心误差,恒定负载时,高、低温条件下小模数齿轮的动态传动误差规律特性;变负载时,由于时变侧隙的存在,在负载反向时刻动态传动误差会发生跳跃,高温时这种跳跃会减小,动态传动误差的幅幅值也会减小。
【关键词】：高低温 小模数齿轮 动态传动误差 齿侧间隙 DYNA
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 项目来源及研究意义8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.2.1 齿轮热变形研究现状8-10
• 1.2.2 小模数齿轮副传动误差研究现状10-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-13
• 2 机械零件热变形计算理论基础13-20
• 2.1 热变形理论基础13-15
• 2.1.1 热膨胀系数的概念13-14
• 2.1.2 影响零件热膨胀系数的因素14
• 2.1.3 热弹性力学基本方程14-15
• 2.2 典型零件热变形的理论计算15-19
• 2.2.1 圆筒类零件热变形理论分析16-18
• 2.2.2 圆盘类零件热变形理论分析18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 3 高低温条件下小模数齿轮副法向侧隙的分析与计算20-31
• 3.1 考虑安装误差情况下初始法向侧隙的精确计算20-24
• 3.1.1 法向侧隙的定义20-21
• 3.1.2 几何模型与法向侧隙公式推导21-24
• 3.1.3 圆周侧隙24
• 3.2 高低温条件下齿轮副法向侧隙变化分析与计算24-28
• 3.2.1 不考虑箱体时齿轮副法向侧隙的改变量25-26
• 3.2.2 考虑箱体时齿轮副法向侧隙的改变量26-27
• 3.2.3 实例计算27-28
• 3.3 高低温情况下齿厚偏差的确定28-30
• 3.3.1 齿厚上偏差的确定29
• 3.3.2 齿厚下偏差的确定29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 高低温条件下小模数齿轮副的有限元计算31-41
• 4.1 典型机械零件的热变形有限元分析31-34
• 4.1.1 有限元模型的建立31-32
• 4.1.2 后处理及结果分析32-34
• 4.2 不考虑箱体时小模数齿轮副法向侧隙的有限元计算34-38
• 4.2.1 接触有限元分析方法34-35
• 4.2.2 有限元模型建立35
• 4.2.3 后处理及结果分析35-38
• 4.3 考虑箱体时小模数齿轮副法向侧隙的有限元计算38-40
• 4.4 本章小结40-41
• 5 高低温条件下小模数齿轮动态传动精度的有限元计算41-61
• 5.1 耦合温度场的单自由度齿轮动力学分析模型41-43
• 5.2 齿轮时变啮合刚度43-45
• 5.3 LS-DYNA动力学计算理论基础45-48
• 5.3.1 LS-DYNA动力分析功能简介45
• 5.3.2 显式动力学基本方程45-46
• 5.3.3 动态接触算法和接触类型46-47
• 5.3.4 求解控制技术47-48
• 5.4 小模数齿轮副耦合温度场有限元模型的建立48-50
• 5.4.1 单元类型选择及网格划分48-49
• 5.4.2 材料类型选择49
• 5.4.3 边界条件设置49-50
• 5.5 温度对动态传动误差影响50-60
• 5.5.1 标准中心距安装的齿轮动态传动误差仿真结果分析50-54
• 5.5.2 温度对偏心激励下的齿轮动态传动误差的影响54-60
• 5.6 本章小结60-61
• 6 结论与展望61-63
• 6.1 结论61
• 6.2 展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录67
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文67

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本文编号：992747