空间曲线啮合齿轮的强度研究

发布时间：2017-10-19 10:09

  本文关键词：空间曲线啮合齿轮的强度研究

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【摘要】：本课题组多年来一直致力于研究一种基于空间曲线啮合原理的新型齿轮,即空间曲线啮合齿轮。在前期的研究中,空间曲线啮合齿轮主要定位于微型／微小型机械装置的应用场合。本文是以该新型齿轮为研究对象,主要对其强度问题进行研究,包括：弯曲静强度和疲劳强度,以便为空间曲线啮合齿轮在常规工业中的应用提供设计理论论据。本文完成的主要内容有： 首先,基于课题组前期的一些研究成果,本文针对其应力集中现象建立了其钩杆根部最大应力的理论计算模型,通过有限元分析方法计算了其钩杆根部最大应力的实际值,分析了四个影响应力集中的因素：空间曲线啮合齿轮的螺旋升角、空间曲线啮合齿轮的过渡圆角、空间曲线啮合齿轮的钩杆直径和空间曲线啮合齿轮的螺旋半径,结果表明了前二者为其主要影响因素,并给定了一个设计实例,验证了本文给出的应力集中系数的计算模型的正确性,同时给出了相应的降低应力集中系数的措施。 其次,针对空间曲线啮合齿轮钩杆的截面形状进行了一定的优化,采用了优于圆截面的椭圆环面作为钩杆的截面形状,并建立了空间曲线啮合齿轮主、从动钩杆截面弯曲强度的力学模型,基于等强度设计原则,给定了相应的设计公式,并通过一个空间曲线啮合齿轮的弯曲等强度设计实例,验证了本文提出的等强度设计公式的正确性,同时给出了一个与直齿锥齿轮的弯曲强度的比较实例,该实例表明了空间曲线啮合齿轮完全可以像直齿锥齿轮那样应用于常规工业传动场合。 再次,针对空间曲线啮合齿轮的疲劳强度问题进行了研究,分析了空间曲线啮合齿轮的弯曲应力和接触应力,介绍了三种疲劳强度的设计准则：极限应力线图法、P-S-N曲线图法和疲劳累积损伤法,给出了一个以P-S-N曲线图法为准则的设计实例。 最后,在上述的研究基础上,进一步研究了空间曲线啮合齿轮的可靠性设计问题,把应力——强度干涉模型应用于空间曲线啮合齿轮的静强度可靠性设计中,把威布尔分布应用于空间曲线啮合齿轮的疲劳强度可靠性设计中,为空间曲线啮合齿轮的可靠性设计奠定了坚实的基础。
【关键词】：空间曲线啮合齿轮 应力集中 弯曲静强度 疲劳强度 可靠性设计
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 课题来源11
• 1.2 课题研究的背景与意义11-12
• 1.3 结构强度的国内外研究现状12-14
• 1.4 课题组的研究进展14-18
• 1.4.1 正交轴的空间曲线啮合齿轮的啮合方程14-15
• 1.4.2 任意角度交叉轴的空间曲线啮合齿轮的啮合方程15-16
• 1.4.3 空间曲线啮合齿轮的重合度及弹性失效设计准则16-17
• 1.4.4 空间曲线啮合齿轮的制造技术17-18
• 1.5 课题的创新性及需要解决的问题18-20
• 1.5.1 课题的独创性与新颖性18-19
• 1.5.2 本课题需要解决的问题19-20
• 1.6 本文主要研究内容20-22
• 第二章 空间曲线啮合齿轮应力集中的研究22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 空间曲线啮合方程22-24
• 2.3 空间曲线啮合齿轮主动钩杆根部最大应力的力学建模24-27
• 2.4 应力集中系数的求取27-34
• 2.4.1 应力集中系数的定义27-28
• 2.4.2 应力集中系数的有限元求法28-31
• 2.4.3 影响空间曲线啮合齿轮应力集中的因素分析31-33
• 2.4.4 应力集中系数的选取33-34
• 2.4.5 减少应力集中的措施34
• 2.5 实例计算34-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 空间曲线啮合齿轮的弯曲等强度设计36-58
• 3.1 引言36-37
• 3.2 空间曲线啮合齿轮钩杆截面形状的优化设计37-40
• 3.3 主、从动钩杆截面弯曲强度的力学模型40-46
• 3.3.1 主、从动钩杆的接触线方程40-41
• 3.3.2 主动钩杆弯曲强度的力学模型41-44
• 3.3.3 从动钩杆弯曲强度的力学模型44-46
• 3.4 主、从动钩杆的弯曲等强度设计46-49
• 3.5 实例计算49-56
• 3.5.1 主、从动钩杆等强度设计实例49-53
• 3.5.2 空间曲线啮合轮与锥齿轮的弯曲强度比较实例53-56
• 3.6 本章小结56-58
• 第四章 空间曲线啮合齿轮的疲劳寿命研究58-76
• 4.1 引言58
• 4.2 疲劳强度的定义58
• 4.3 空间曲线啮合齿轮的应力分析58-64
• 4.3.1 空间曲线啮合齿轮弯曲应力分析59
• 4.3.2 空间曲线啮合齿轮的接触应力分析59-64
• 4.4 空间曲线啮合齿轮疲劳寿命设计准则64-73
• 4.4.1 极限应力线图法65-69
• 4.4.2 P-S-N曲线图法69-71
• 4.4.3 疲劳累积损伤法71-73
• 4.5 实例计算73-75
• 4.6 本章小结75-76
• 第五章 空间曲线啮合齿轮的可靠性设计76-85
• 5.1 引言76
• 5.2 可靠性机械设计与常规机械设计的比较76-77
• 5.3 空间曲线啮合齿轮的静强度可靠性设计77-81
• 5.3.1 应力——强度干涉模型77-81
• 5.3.2 实例计算81
• 5.4 空间曲线啮合齿轮的疲劳强度可靠性设计81-84
• 5.4.1 空间曲线啮合齿轮疲劳强度的威布尔分布81-83
• 5.4.2 计算实例83-84
• 5.5 本章小结84-85
• 结论与展望85-87
• 参考文献87-95
• 攻读硕士学位期间发表的论文95-97
• 致谢97-98
• 附件98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1060492