行星传动的均载分析与疲劳寿命预测

发布时间：2017-12-12 18:09

  本文关键词：行星传动的均载分析与疲劳寿命预测

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【摘要】：行星轮系的均载性问题一直是齿轮制造领域中重要的研究课题，其不仅影响着传动的稳定性，而且影响着整个轮系的使用寿命。理想情况下，在具有n个行星轮的行星轮系中，每个行星轮—太阳轮传输通道将会承担1n倍的输入载荷。实际上，由于不可避免的制造误差、装配误差以及温升等因素影响，理想的载荷分配是不可能达到的。影响行星轮系均载性的因素很多，目前的研究主要集中在行星轴孔位置误差、齿轮轮缘厚度、行星轴刚度等因素对均载性的影响上。经调查发现，由制造和装配所引起的齿轮的啮合错位对轮系的均载性也有着不可忽视的影响，这种啮合错位分为三种形式：平行式错位(改变中心距)、垂直于作用面的角度错位和平行于作用面的角度错位。本文的部分研究内容得到了国家自然科学基金项目—“多场耦合条件下混合动力汽车动力耦合器的设计理论与方法”(编号51075179)的资助。本文选择平行于作用面的角度错位作为研究对象来研究其对行星轮系均载性的影响情况，主要结果和结论有： (1)介绍了啮合错位产生的原因及错位的形式，应用空间坐标变换原理计算了错位前后啮合线上任意两点的相对位移量，并对载荷分配系数的两种计算方法进行了介绍。应用Hypermesh软件对行星轮系进行了网格划分。网格划分时，将轮体分为接触区和非接触区，对两轮齿在接触处一定厚度的齿面进行单独的网格加密划分，非接触区粗糙划分，并将模型导入到ABAQUS中进行了约束的添加。 (2)对不同错位形式时轮系受力情况进行分析，得出平行于啮合面的角度错位会引起啮合侧隙的改变，进而会对整个轮系的载荷分配带来影响。 (3)均载性的有限元模拟分析。由于载荷分配系数是一个随接触位置不断变化的值，因此本文以一个轮齿从啮入到啮出作为一个仿真周期，将此周期分为9个时间点(一些关键点如单齿啮合最高点、单齿啮合最低点、节点被找到)，分别计算出每个接触点的啮合半径，得到了太阳轮在每个接触点时的浮动量情况。根据计算数据在Hypermesh软件中对模型进行修改，利用有限元软件ABAQUS分别对9个位置在含有错位误差e3(误差角度为0.02°、0.04°、0.06°、0.08°、0.1°)时进行有限元分析。通过研究发现，，错位角度误差对齿面载荷的分布有很大影响，但当误差增大到一定程度时，最大单位齿面载荷的增加速度逐渐降低；在一个齿频周期的不同接触位置时，行星轮系的载荷分配情况是不同的，而在同一接触位置不同错位角度误差时，载荷分配百分比的变化基本是两两相同的。 (4)引入了行星孔切向位置误差的影响，研究错位误差与行星孔位置误差联合作用时轮系载荷分配的变化情况。研究表明，在二者共同作用时，行星轮1和行星轮4的最大载荷分配百分比随行星轴孔位置误差的增大而降低，行星轮2和行星轮3的最大载荷分配百分比随行星轴孔位置误差的增大而增大。 (5)根据实测载荷谱，利用Romax软件建立了行星轮系寿命预测模型，对轮系在不同错位角度和不同输入载荷水平时的弯曲疲劳寿命进行了预测研究。结果发现，齿轮的弯曲疲劳寿命受错位误差的影响很大；随着错位角度的增加，太阳轮的寿命折减速度要快于行星轮的寿命折减速度。 本文更为完善了行星轮系均载性的研究，文章所得到的载荷分配系数变化规律可以为齿轮的设计提供了一定的数据参考价值。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.41

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本文编号：1283443