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变厚齿轮传动的可靠性研究

发布时间:2019-05-11 15:22
【摘要】:齿轮传动为机械行业的重要传动方式之一。随着机械行业的发展,工程中对齿轮传动的要求越来越高,变厚齿轮由于其各种优势被逐步应用到了各个行业中。变厚齿轮轮齿外形类似于锥齿轮,故可通过轴向的移动来消除传动间隙,实现精密传动。变厚齿轮可用于平行轴、相交轴以及交错轴传动,但变厚齿轮在相交轴及交错轴传动时,齿面啮合方式为点接触,承载能力较线接触啮合弱,因此,对变厚齿轮传动的可靠性进行研究具有重要意义。 目前对变厚齿轮可靠性研究的文献较少。研究变厚齿轮的可靠性,必须要对其啮合时所受应力及强度进行计算,而变厚齿轮不同的端截面参数不同,且传统渐开线齿轮传动啮合方式均为线接触,故其计算方法不适用于变厚齿轮。本文对相交轴变厚齿轮传动的接触应力及弯曲应力计算公式进行了推导,实现了变厚齿轮在任意啮合位置时的应力计算。 本文通过建模软件Pro/E实现了变厚齿轮的三维建模,对其参数进行计算并根据计算结果在Pro/E中进行了相交轴变厚齿轮传动的精确装配。将装配图导入到有限元软件ANSYS中,对相交轴变厚齿轮的应力进行了分析计算,通过比较验证了上述理论公式推导的正确性。 传统的利用微积分计算可靠度的方法随机性较大,与实际情况具有一定误差。本文采用了一种数值模拟的方法,即蒙特卡洛法对变厚齿轮的可靠度进行了计算。材料的强度通常服从正态分布或近似的服从正态分布,文中利用材料的布氏硬度及“3法则”对变厚齿轮接触强度及弯曲强度的分布参数进行了估计,根据应力的计算结果,,利用matlab软件对变厚齿轮的可靠度进行了计算,通过数值模拟结果可知,当模拟次数达到一定值时,输出结果逐渐趋于稳定,即求得了变厚齿轮传动的可靠度。
[Abstract]:Gear transmission is one of the important transmission modes in mechanical industry. With the development of mechanical industry, the requirements of gear transmission in engineering are getting higher and higher. Thickened gear has been gradually applied to various industries because of its various advantages. The tooth shape of the thicker gear is similar to that of the bevel gear, so the transmission gap can be eliminated and the precision transmission can be realized by axial movement. The variable thickness gear can be used for parallel shaft, intersecting shaft and staggered shaft transmission, but when the variable thickness gear is driven by intersecting shaft and staggered shaft, the meshing mode of tooth surface is point contact, and the bearing capacity is weaker than that of linear contact meshing. It is of great significance to study the reliability of thicker gear transmission. At present, there are few literatures on the reliability of thickened gears. In order to study the reliability of variable thickness gear, it is necessary to calculate the stress and strength during meshing, and the different end section parameters of thick gear are different, and the traditional involute gear transmission meshing mode is linear contact. Therefore, the calculation method is not suitable for thickened gears. In this paper, the formulas for calculating the contact stress and bending stress of variable thickness gear transmission with intersecting shaft are derived, and the stress calculation of variable thickness gear at any meshing position is realized. In this paper, the 3D modeling of variable thickness gear is realized by modeling software Pro/E, and its parameters are calculated and the accurate assembly of intersecting shaft variable thickness gear drive is carried out in Pro/E according to the calculation results. The assembly drawing is imported into the finite element software ANSYS, and the stress of the thickened gear with intersecting shaft is analyzed and calculated, and the correctness of the derivation of the above theoretical formula is verified by comparison. The traditional method of calculating reliability by calculus has great randomness and has certain error with the actual situation. In this paper, a numerical simulation method, Monte Carlo method, is used to calculate the reliability of thickened gears. The strength of the material usually follows the normal distribution or approximately follows the normal distribution. In this paper, the distribution parameters of the contact strength and bending strength of the variable thickness gear are estimated by using the Brinell hardness of the material and the "3 rule". According to the calculated results of the stress, the distribution parameters of the contact strength and bending strength are estimated. The reliability of variable thickness gear is calculated by using matlab software. The numerical simulation results show that when the simulation times reach a certain value, the output results tend to be stable gradually, that is to say, the reliability of variable thickness gear transmission is obtained.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【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:2474609

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