渐开线圆柱齿轮修形及动力接触特性研究
发布时间：2020-10-19 20:00
齿轮传动因具有传动效率高、恒功率等特点,广泛应用于机械、电子、化工、冶金、交通等诸多领域。随着近代工业技术的高速发展,对齿轮传动的减振降噪提出了更高的要求。通过齿轮热弹接触分析、齿轮修形、冲击动力仿真以提高齿轮传动的动力学性能已成为当前高性能齿轮设计的热点。 论文课题来源于国家科技支撑计划项目及重庆市自然科学基金项目。将齿轮啮合原理、传热学、接触力学、结构动力学等相结合,对运转过程中的齿轮副进行热弹变形分析及啮合冲击特性研究。本文的主要研究工作如下: ①运用齿轮啮合原理的运动学法,推导了渐开线齿轮齿廓方程,并对不同几何参数的渐开线齿轮副进行了接触有限元建模。 ②基于赫兹接触理论,分析了齿轮副齿面接触压力的变化规律;应用ANSYS软件对运转过程中的齿轮副进行了接触有限元分析,得出了轮齿接触力、接触变形及啮合刚度的变化规律。 ③分析了齿轮啮合过程中主、被动轮轮齿相对滑动速度,计算了轮齿边界对流换热系数及齿面摩擦热流量,并以多齿对模型分析了齿轮的本体温度场;将温度场、位移场及应力场耦合分析,计算齿轮副的热弹变形,得出齿轮副热弹变形量要比冷态时变形量略小,接触应力较冷态时稍大。 ④在轮齿接触有限元分析的基础上,进行了轮齿的修形研究,得到了齿轮副在没有考虑温度影响与考虑温度影响时的修形曲线;利用ANSYS软件对啮入、啮出位置时标准渐开线齿轮副和修形齿轮副进行了接触分析,修形后轮齿接触应力明显减小。 ⑤建立了标准渐开线齿轮和修形齿轮的动力接触有限元分析模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件仿真,得到了啮合过程中齿轮副动态接触力及动态应力变化规律,修形后的齿轮接触特性明显改善。 ⑥通过Visual Basic及ANSYS/APDL语言开发了齿轮热弹接触分析及动力接触有限元分析程序;程序能建立任何模数、齿数、螺旋角及变位系数的齿轮副有限元模型;可以方便地借助ANSYS软件的二次开发实现齿轮副的静力接触、动力接触以及齿轮本体温度场分析。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：
(b) 双圆弧齿廓曲线图 2.4 单-双圆弧齿廓曲线Fig.2.4 The curves of single and double arc tooth profile)可知，单圆弧滚刀加工出的齿轮齿廓曲线没有齿根连；图 2.4(b)所示，双圆弧滚刀加工出的齿轮齿廓廓曲线包含三部分：渐开线、过渡曲线、齿根圆。加工的齿廓曲线与双圆弧滚刀加工的齿廓曲线重叠全重合的，而过渡曲线部分产生了微小的分离。理，单圆弧滚刀加工出的齿轮比双圆弧滚刀加工出的圆弧滚刀加工齿轮的方法来进行齿轮模型的建立。螺旋线方程旋角一般指的是齿轮分度圆柱面上的螺旋角，所是选取分度圆柱面与轮齿齿面相贯所得的螺旋线 β
2.4.1 渐开线直齿轮副有限元模型直齿轮几何参数如表2.1所示。图2.5给出了齿轮副单齿对和多齿对的接触有限元网格模型。表2.1 直齿轮几何参数Table 2.1 Geometry parameter of spur gear齿轮 模数(mm) 齿数 压力角( o) 螺旋角( o) 齿宽(mm) 变位系数主动轮 2.5 30 20 0 40 0.0被动轮 2.5 96 20 0 40 0.02.4.2 渐开线斜齿轮副有限元模型斜齿轮几何参数如表2.2所示。图2.6给出了齿轮副单齿对和多齿对的接触有限元网格模型。表2.2 斜齿轮几何参数Table 2.2 Geometry parameter of helical gear齿轮 模数(mm) 齿数 压力角( o) 螺旋角( o) 齿宽(mm) 变位系数主动轮 10 104 20 10.5 300 0.4524被动轮 10 23 20 10.5 300 0.9143
被动轮 2.5 96 20 0 40 0.02.4.2 渐开线斜齿轮副有限元模型斜齿轮几何参数如表2.2所示。图2.6给出了齿轮副单齿对和多齿对的接触有限元网格模型。表2.2 斜齿轮几何参数Table 2.2 Geometry parameter of helical gear齿轮 模数(mm) 齿数 压力角( o) 螺旋角( o) 齿宽(mm) 变位系数主动轮 10 104 20 10.5 300 0.4524被动轮 10 23 20 10.5 300 0.9143
【引证文献】
本文编号：2847659
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：
(b) 双圆弧齿廓曲线图 2.4 单-双圆弧齿廓曲线Fig.2.4 The curves of single and double arc tooth profile)可知，单圆弧滚刀加工出的齿轮齿廓曲线没有齿根连；图 2.4(b)所示，双圆弧滚刀加工出的齿轮齿廓廓曲线包含三部分：渐开线、过渡曲线、齿根圆。加工的齿廓曲线与双圆弧滚刀加工的齿廓曲线重叠全重合的，而过渡曲线部分产生了微小的分离。理，单圆弧滚刀加工出的齿轮比双圆弧滚刀加工出的圆弧滚刀加工齿轮的方法来进行齿轮模型的建立。螺旋线方程旋角一般指的是齿轮分度圆柱面上的螺旋角，所是选取分度圆柱面与轮齿齿面相贯所得的螺旋线 β
2.4.1 渐开线直齿轮副有限元模型直齿轮几何参数如表2.1所示。图2.5给出了齿轮副单齿对和多齿对的接触有限元网格模型。表2.1 直齿轮几何参数Table 2.1 Geometry parameter of spur gear齿轮 模数(mm) 齿数 压力角( o) 螺旋角( o) 齿宽(mm) 变位系数主动轮 2.5 30 20 0 40 0.0被动轮 2.5 96 20 0 40 0.02.4.2 渐开线斜齿轮副有限元模型斜齿轮几何参数如表2.2所示。图2.6给出了齿轮副单齿对和多齿对的接触有限元网格模型。表2.2 斜齿轮几何参数Table 2.2 Geometry parameter of helical gear齿轮 模数(mm) 齿数 压力角( o) 螺旋角( o) 齿宽(mm) 变位系数主动轮 10 104 20 10.5 300 0.4524被动轮 10 23 20 10.5 300 0.9143
被动轮 2.5 96 20 0 40 0.02.4.2 渐开线斜齿轮副有限元模型斜齿轮几何参数如表2.2所示。图2.6给出了齿轮副单齿对和多齿对的接触有限元网格模型。表2.2 斜齿轮几何参数Table 2.2 Geometry parameter of helical gear齿轮 模数(mm) 齿数 压力角( o) 螺旋角( o) 齿宽(mm) 变位系数主动轮 10 104 20 10.5 300 0.4524被动轮 10 23 20 10.5 300 0.9143
【引证文献】
相关硕士学位论文 前7条
1 王权;起重机减速器变位斜齿轮副有限元仿真分析与研究[D];山东科技大学;2010年
2 杨艳;修形齿轮数字化设计方法与技术[D];中南大学;2011年
3 何晓华;20CrMoH齿轮弯曲疲劳强度研究[D];重庆大学;2011年
4 王亮;渐开线圆柱齿轮齿廓修形设计及动态接触分析[D];太原理工大学;2012年
5 臧磊;渐开线直齿圆柱齿轮摩擦动力学研究[D];大连交通大学;2012年
6 王雪瑶;基于齿轮啮合动力学的工业减速器齿轮齿廓修形理论研究[D];合肥工业大学;2012年
7 王义;汽车变速箱齿轮接触分析与修形研究[D];东北大学;2010年
本文编号：2847659
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