基于附加弹性块的面齿轮传动扭转振动特性分析及试验验证

发布时间：2017-11-03 06:08

  本文关键词：基于附加弹性块的面齿轮传动扭转振动特性分析及试验验证

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【摘要】：面齿轮传动是圆柱齿轮与面齿轮相啮合的齿轮传动，该种形式的齿轮传动能实现空间相交或交错传动。由于面齿轮传动应用于高速重载场合，其动力学特性研究尤为重要。本文基于对齿轮腹板附加弹性元件的思想，提出一种附加弹性块面齿轮，对附加弹性块面齿轮传动的扭转振动特性进行分析，并开展动力学试验，以验证相关理论的正确性，为面齿轮传动的工程应用提供理论依据。 首先，对附加弹性块面齿轮传动啮合刚度的计算方法进行了研究。基于图解法，对面齿轮齿形进行了仿真分析；运用材料力学方法，研究了面齿轮轮齿啮合刚度的解析计算方法，并求解出了面齿轮轮齿刚度；通过与有限元法的分析结果进行对比，验证了面齿轮轮齿刚度解析计算方法的可行性；随后对面齿轮传动的综合啮合刚度和附加弹性块面齿轮传动啮合刚度的影响因素进行了分析。 其次，对附加弹性块面齿轮传动的扭转振动特性进行了分析。在分析过程中，将附加弹性块视为只有弹性而没有惯性的弹簧阻尼结构，建立了附加弹性块面齿轮传动的扭转振动模型；随后运用数值积分法分析了附加弹性块面齿轮传动的扭转振动特性，并将计算结果与普通面齿轮传动扭转振动特性进行了对比。根据得出的规律性结论对附加弹性块面齿轮进行设计，以改善面齿轮传动的扭转振动性能。 然后，还开展了试验件和试验台的设计，并进行了面齿轮传动扭转振动的动力学试验。根据面齿轮的结构形式，对弹性块的镶嵌方式、面齿轮腹板结构形式和腹板的轴向定位方式进行了设计，推导了弹性块扭转刚度的计算公式，从而形成了附加弹性块面齿轮设计方法。此外，设计了面齿轮传动动力学试验台，进一步开展了普通面齿轮传动以及附加弹性块面齿轮传动的扭转振动试验；将试验所得数据与理论计算值对比分析可知，试验数据与理论计算值的相对误差较小，，验证了理论设计方法的正确性。 最后，开发了基于附加弹性块的面齿轮传动扭转振动特性分析软件模块，实现了面齿轮传动扭转振动特性的参数化分析。
【关键词】：面齿轮传动 扭转振动 动力学 弹性块 试验研究
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 注释表13-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 选题背景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.2.1 齿轮传动动力学的研究现状15
• 1.2.2 面齿轮传动的研究现状15-16
• 1.2.3 附加弹性元件齿轮传动的研究现状16-17
• 1.3 选题意义17-18
• 1.4 论文的主要研究内容18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 附加弹性块面齿轮传动的啮合刚度计算方法研究19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 基于图解法的面齿轮轮齿啮合刚度的计算方法研究19-26
• 2.2.1 基于图解法的面齿轮齿形分析方法研究20-21
• 2.2.2 面齿轮传动轮齿啮合刚度计算方法研究21-26
• 2.3 面齿轮传动的综合啮合刚度分析26-28
• 2.4 考虑附加弹性块的面齿轮传动的啮合刚度影响因素分析28-33
• 2.4.1 主要几何设计参数对轮齿刚度的影响分析29-31
• 2.4.2 附加弹性块主要参数对啮合刚度的影响分析31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 附加弹性块面齿轮传动的扭转振动特性分析34-53
• 3.1 引言34
• 3.2 附加弹性块面齿轮传动的扭转振动动力学建模及求解方法研究34-37
• 3.3 附加弹性块面齿轮传动的动力学特性分析37-46
• 3.3.1 附加弹性块面齿轮传动的动态响应特性分析38-43
• 3.3.2 附加弹性块面齿轮传动的动载特性分析43-46
• 3.4 附加弹性块特性对面齿轮传动扭转振动的影响分析46-49
• 3.5 与普通面齿轮传动扭转振动动力学特性的对比分析49-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 附加弹性块面齿轮传动扭转振动的试验件和试验台设计53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 试验件设计方法及试验件设计53-58
• 4.2.1 附加弹性块面齿轮的设计方法53-56
• 4.2.2 附加弹性块面齿轮的结构设计56-58
• 4.3 试验台的设计58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 面齿轮传动扭转振动的对比验证试验研究61-70
• 5.1 引言61
• 5.2 试验方案61-62
• 5.3 试验件及试验设备62-64
• 5.3.1 试验件62-63
• 5.3.2 试验设备63-64
• 5.4 试验步骤64-66
• 5.5 试验数据分析66-69
• 5.6 本章小结69-70
• 第六章 面齿轮传动扭转振动特性分析软件模块开发70-78
• 6.1 引言70
• 6.2 软件开发环境的选择70-71
• 6.3 主要功能模块开发71-77
• 6.3.1 面齿轮传动啮合刚度分析软件模块开发71-73
• 6.3.2 普通面齿轮传动扭转振动分析软件模块开发73-75
• 6.3.3 附加弹性块面齿轮传动扭转振动分析软件模块开发75-77
• 6.4 本章小结77-78
• 第七章 总结与展望78-80
• 7.1 本文的主要工作与总结78-79
• 7.2 进一步工作展望79-80
• 参考文献80-85
• 致谢85-86
• 在学期间发表的学术论文与申请的专利86

【参考文献】

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本文编号：1134944