正交面齿轮传动的强度与动力学特性分析研究

发布时间：2020-11-03 11:41

　　 本文对正交面齿轮传动的啮合特性、强度特性和动力学特性进行了研究。其中，啮合特性包括面齿轮的齿面生成、齿宽设计、啮合轨迹分析以及重合度的计算；强度特性包括齿面接触应力、齿根弯曲应力以及齿面瞬时接触温升分析；动力学特性包括面齿轮传动系统的线性和非线性动力学特性分析。 在面齿轮传动的啮合特性研究中，推导了面齿轮的齿面方程，获得了面齿轮齿根根切和齿顶尖化的临界方程，及其相对应的最小内半径系数和最大外半径系数；对齿面上的接触轨迹进行了可视化仿真，分析了主要参数和安装误差对接触轨迹的影响；给出了高重合度面齿轮传动的实现方法，获得了重合度大于2的参数选择范围。 在面齿轮传动的齿面接触应力研究中，推导了圆柱齿轮和面齿轮的齿面曲率和点接触面齿轮传动中的诱导法曲率计算方程，分析了主要参数对齿面曲率的影响，获得了齿面曲率的变化规律；推导了齿面接触应力计算方程，获得了轴交角误差、轴交错误差和轴向偏移误差以及主要参数对齿面接触应力的影响规律。 在面齿轮传动的齿根弯曲应力研究中，根据面齿轮啮合传动的特点，提出了面齿轮计算几何模型的齿宽选择方法；采用正交试验法，确定了齿根弯曲应力计算几何模型的参数；采用有限元法，获得了齿根弯曲应力及其分布规律，提出了面齿轮传动的齿根最大弯曲应力计算的一种计算公式；进行了面齿轮传动中直齿圆柱齿轮齿根弯曲应力的试验，验证上述计算公式的正确性。 在面齿轮传动的齿面瞬时接触温升研究中，推导了齿面相对速度和齿面滑动速度方程，获得了齿面相对速度和齿面滑动速度的变化规律，分析了主要参数对齿面摩擦系数的影响；推导了点接触面齿轮传动的齿面瞬时接触温升计算方程，获得了轴交角误差、轴交错误差和轴向偏移误差以及主要参数对齿面瞬时接触温升的影响规律。 在面齿轮传动系统的动力学特性研究中，采用集中质量法建立了面齿轮传动系统的多自由度弯曲-扭转-轴向振动动力学模型；采用Runge-Kutta数值积分法对动力学微分方程进行了数值仿真分析，获得了面齿轮传动系统的线性动力学以及非线性动力学响应，分析了主要参数对动载荷系数、频率响应特性的影响；研究了面齿轮传动系统的非线性动力学分岔特性，获得了主要参数对系统动力学分岔特性的影响规律。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：

齿轮同时和两个齿轮相啮合，实现动力分流，以减轻重量、降低噪声、提高传动效率和可靠性。相对于其它主减速器传动构型而言，分扭传动构型具有以下优点：图1.1 直升机传动系统的典型布局1:主减速器；2:发动机输入单元；3:发动机；4:尾传动水平轴单元；5:中间减速器；6:尾传动斜轴单元；7:尾减速器

意在动分流的传动装置，比采用普通锥齿轮动力分流传动系统的振动小、噪声低。面齿轮传动具有以下优点：轴向载荷，支撑结构相对简单，可有效减轻重量；杂、体积大。无需防错位设计；而在锥齿轮传动中，轴向误差防错位设计。合齿对的公法线相同，作用力方向不变，这对齿下即可达到 1.6～1.8，在承载条件下面齿轮传动无需防错位设计以及精确的分流传动性能成为直西方发达国家称之为 21 世纪旋翼机传动之希望图 1.2 面齿轮传动演化示意图

动的强度及齿轮传动系统动力学研究概述动的齿面接触应力研究触强度不够，齿面将产生点蚀、塑性变形等，因此会影响齿轮传动动态特性。齿轮的齿面接触应力研究主要是采用弹性接触理论，通算齿面接触区域的位置点和接触区域斑点的尺寸，获得啮合齿面的齿轮的参数设计以及安装调试等提供理论依据。，Hertz[15]首先对弹性接触问题开展研究，应用牛顿势函数导出了两接触应力计算公式，该计算方法成为以后齿轮齿面接触应力计算的理首先将 Hertz 接触应力计算方程应用于直齿圆柱齿轮，提出了齿面的接沿啮合线方向的齿面最大接触应力图，为研究齿轮齿面的接触应力奠Timoshenko 、藤田公明[16]等对点蚀的成因，初始裂纹的形成位置以。20 世纪 70 年代以来，许多学者还就齿面剥落的机理等齿面接触定成绩。目前，Hertz 接触理论已成为 ISO 和各国齿轮承载能力计图 1.3 正交面齿轮传动示意图
【参考文献】

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本文编号：2868524