面齿轮啮合接触分析及动力学特性研究

发布时间：2018-08-21 07:30

【摘要】：面齿轮传动是一种新型的齿轮传动,具有结构简单、分流效果好、重量轻等优点,在直升机减速系统具有广阔的应用前景。本文根据面齿轮传动的工作特点,以设计出高承载和长寿命面齿轮为目的,对面齿轮接触力学及动力学特性进行了研究,主要内容如下： 面齿轮齿面设计与几何建模。根据面齿轮加工及啮合原理,推导了面齿轮齿面方程和过渡曲面方程,求解了面齿轮不发生根切和齿顶变尖的最小内半径和最大外半径。研究点接触面齿轮传动的原理,并分析了此时齿面啮合线的生成方法。根据小齿轮和面齿轮齿面方程,建立了小齿轮和面齿轮的几何模型。 面齿轮传动加载接触分析。根据面齿轮啮合理论,推导齿面啮合轨迹方程,求解了面齿轮齿面啮合点坐标。计算齿面啮合点处小齿轮和面齿轮的曲率,由赫兹理论计算齿面啮合点的接触应力,得出了面齿轮齿面接触应力的分布规律。对于磨削面齿轮齿面,计算三种磨齿精度等级时齿面的接触应力,得出了表面粗糙度对齿面接触应力的影响。 面齿轮传动动力学特性分析。建立面齿轮传动的有限元分析模型,对不同压力角和小齿轮齿数时面齿轮传动动力学特性进行仿真,得出压力角和小齿轮齿数对面齿轮传动啮合性能的影响。对不同转速时的面齿轮传动进行仿真,对比三种转速下小齿轮和面齿轮的振动特性,并分析了转速对小齿轮和面齿轮振动特性的影响。 面齿轮传动啮合实验研究。制造实验所需面齿轮,在面齿轮检查机上对三种小齿轮齿数时的传动误差进行了测试；开展了三种转速时面齿轮传动振动测试,得到了小齿轮和面齿轮的加速度时域图和频谱,验证了理论分析结果。
[Abstract]:Surface gear transmission is a new type of gear transmission with the advantages of simple structure, good shunt effect and light weight. It has a broad application prospect in helicopter deceleration system. According to the working characteristics of face gear transmission, the contact mechanics and dynamic characteristics of face gear are studied in order to design high bearing and long life surface gear. The main contents are as follows: surface gear tooth surface design and geometric modeling. According to the principle of surface gear machining and meshing, the tooth surface equation and transition surface equation of surface gear are derived, and the minimum inner radius and maximum outer radius of surface gear without root cutting and tooth top sharpening are solved. The principle of point contact gear transmission is studied, and the generating method of tooth surface meshing line is analyzed. According to the tooth surface equation of pinion and face gear, the geometric model of pinion and face gear is established. Load contact analysis of surface gear transmission. According to the theory of surface gear meshing, the equation of tooth surface engagement locus is derived, and the coordinates of tooth surface meshing point are solved. The curvature of the pinion gear and the surface gear at the tooth surface meshing point is calculated, and the contact stress of the tooth surface meshing point is calculated by Hertz theory, and the distribution of the contact stress on the tooth surface of the face gear is obtained. For grinding surface of gear tooth surface, the contact stress of tooth surface is calculated with three grinding precision grades, and the influence of surface roughness on tooth surface contact stress is obtained. Analysis of dynamic characteristics of face gear transmission. The finite element analysis model of face gear transmission is established, and the dynamic characteristics of plane gear transmission with different pressure angle and number of pinion teeth are simulated, and the influence of pressure angle and number of pinion teeth on meshing performance of face gear transmission is obtained. The vibration characteristics of pinion and face gears are compared at different speeds and the effects of rotational speed on the vibration characteristics of pinion and face gears are analyzed. Experimental study on meshing of face gear transmission. The transmission errors of three kinds of pinion gears are tested on the face gear inspection machine, and the vibration test of three kinds of pinion gears is carried out, and the acceleration time domain diagram and frequency spectrum of pinion gear and face gear are obtained. The theoretical analysis results are verified.
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH132.41

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本文编号：2194998