双圆弧修正摆线齿轮差动轮系啮合机理的研究

发布时间：2017-05-01 14:04

  本文关键词：双圆弧修正摆线齿轮差动轮系啮合机理的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双圆弧修正摆线齿轮其主要特性：模数相同,齿数不同的齿轮,可以用同一把滚刀滚切加工；是以内、外圆弧面接触,具有较大的接触面积、较小接触应力；传动效率较高,且传动平稳、可靠；有较大的侧隙和顶隙,传动灵活；有较小齿顶高和齿根高,且传动平稳、可靠；齿轮根部较宽,弯曲强度较大。在某企业的生产实践中,双圆弧修正摆线齿轮已被应用于精磨抛光机中,使得原本寿命只有50～60小时的传统齿轮,在更换为双圆弧修正摆线齿轮后寿命达到150～180小时左右,其使用寿命提高了近3倍并且大幅提高了企业的生产效率。 本文针对目前该齿轮在实践生产中遇到的以下几个问题,双圆弧修正摆线齿轮的啮合机理研究：(1)现有的该齿轮的齿廓方程是根据普通内、外摆线轮齿齿廓的推导方法建立的,不能真实反映双圆弧修正摆线齿轮齿廓；(2)在实际生产中因该种齿轮的建模过程十分复杂,并且拟合精度不高,一旦需要更换不同型号及齿数的齿轮,又必须重新行进试验和曲线拟合等过程,大大降低了生产效率；(3)目前无专用滚刀刀具,仅仅是依靠用等离子线切割的加工方法对齿轮轮齿逐一进行切割,最终完成整个齿轮的造型,其精度低且效率低。 本文从仪器仪表齿轮中的小模数双圆弧修正摆线齿轮理论入手,经过修正设计得到本文所研究的双圆弧修正摆线齿轮；根据齿轮几何学及滚切展成原理,通过求刀具齿形的平面参数方程的包络线严密推导出该齿轮的齿廓方程,并且提供一种精确建模方法；在此基础上对该齿轮运用有限元法、分形理论及修正Hertz理论进行齿轮的接触应力分析对比,并提供了一种方法,运用分形理论解决该齿轮分析接触应力；运用ADAMS软件进行动力学的仿真实验分析,验证了该模型的正确性；最后,对该齿轮的加工进行研究,设计出了一种加工专用的滚刀,为该齿轮能大批量生产加工提供了一种重要的方法和刀具。 通过本文各部分的研究与分析,我们不仅解决了双圆弧修正摆线齿轮目前在生产实践中遇到的问题,而且给出了该齿轮严密的齿廓方程及推导过程、精确建模方法,提供基于分形理论对该齿轮的接触应力研究的方法及加工专用的刀具,促使该齿轮更好的在高速、重载的齿轮传动系统的工程实践中应用。
【关键词】：双圆弧修正摆线齿轮差动轮系 分形理论 精确建模方法 齿轮滚刀
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 国内外研究背景与现状12-15
• 1.1.1 齿轮技术概论12-13
• 1.1.2 摆线齿轮的研究背景及现状13-15
• 1.2 分形理论国内外研究背景及现状15-17
• 1.2.1 分形理论概述15-16
• 1.2.2 分形理论在齿轮接触中的研究背景及现状16-17
• 1.3 本课题的研究意义及目的17-19
• 1.4 本课题的主要研究内容及技术路线19-20
• 1.4.1 论文的主要研究内容19
• 1.4.2 论文的技术路线19-20
• 第二章 双圆弧修正摆线的传动特性与设计20-30
• 2.1 摆线齿轮传动特性研究20-23
• 2.1.1 普通摆线齿轮的传动特性20
• 2.1.2 仪器仪表中修正摆线齿轮的传动特性20-22
• 2.1.3 本课题研究的双圆弧修正摆线齿轮的传动特性22-23
• 2.2 摆线齿轮齿廓的数学模型和啮合方程23-28
• 2.2.1 普通摆线齿轮数学模型和啮合方程23-24
• 2.2.2 仪器仪表中双圆弧修正摆线齿轮24-25
• 2.2.3 本课题研究的双圆弧修正摆线齿轮齿廓的数学模型和啮合方程25-28
• 2.3 本章小结28-30
• 第三章 双圆弧修正摆线齿轮接触强度的研究30-44
• 3.1 传统的Hertz齿轮接触强度理论30-32
• 3.1.1 传统Hertz接触模型31-32
• 3.1.2 修正Hertz模型32
• 3.2 有限元法接触理论32-34
• 3.3 分形理论齿轮接触理论分析34-42
• 3.3.1 分形理论34-35
• 3.3.2 M-B分形表面接触模型相关公式及结论35-39
• 3.3.3 基于分形理论建立双圆弧修正摆线齿轮接触模型39-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 双圆弧修正摆线齿轮接触强度的仿真分析及实例验证.44-62
• 4.1 主要应用软件简介44-45
• 4.1.1 SolidWorks简介44-45
• 4.1.2 ANSYS简介45
• 4.2 双圆弧修正摆线齿轮的参数建模45-52
• 4.2.1 双圆弧修正摆线齿轮的精确建模方法46-47
• 4.2.2 基于SolidWorks软件齿轮齿廓的建立过程47
• 4.2.3 双圆弧修正摆线齿轮的实体建模47-49
• 4.2.4 双圆弧修正摆线齿轮差动轮系的装配49-52
• 4.3 基于ANSYS环境下的齿轮仿真分析52-53
• 4.3.1 有限元法的求解过程52
• 4.3.2 ANSYS有限元分析流程52-53
• 4.4 实例验证53-59
• 4.4.1 基于ANSYS环境下的齿轮接触应力仿真分析54-57
• 4.4.2 基于传统Hertz模型的齿轮接触应力计算57-58
• 4.4.3 基于分形模型的齿轮接触应力计算58-59
• 4.5 接触应力计算结果的分析59-62
• 第五章 双圆弧修正摆线齿轮差动轮系动力学性能的研究62-74
• 5.1 ADAMS软件介绍及动力学基础62-68
• 5.1.1 ADAMS软件介绍62-63
• 5.1.2 ADAMS分析的动力学基础63-66
• 5.1.3 ADAMS的接触问题66-68
• 5.2 基于ADAMS的齿轮系统动力学仿真分析68-72
• 5.3 基于ADAMS仿真结果分析72-74
• 第六章 双圆弧修正摆线齿轮加工及滚刀的设计74-86
• 6.1 齿轮的加工方法及选择74-79
• 6.2 齿轮滚刀、滚切原理及基本蜗杆79-81
• 6.2.1 齿轮滚刀79-80
• 6.2.2 滚切原理80
• 6.2.3 基本蜗杆80-81
• 6.3 齿轮滚刀的设计81-84
• 6.3.1 齿条刀具设计81-82
• 6.3.2 双圆弧修正摆线齿轮滚刀设计82-84
• 6.4 本章小结84-86
• 第七章 结论与展望86-90
• 7.1 结论86-87
• 7.2 展望87-90
• 致谢90-92
• 参考文献92-96
• 附录 (攻读硕士学位期间发表的学术论文和科研成果)96-97

【参考文献】

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1 李永国;颜忠诚;;分形理论及其在生命科学中的应用[J];首都师范大学学报(自然科学版);2009年01期

2 环遵祥，吴铭蟾;分形和混沌理论在天体物理中的应用[J];云南天文台台刊;1996年01期

3 李成贵,董申,卢泽生;精加工表面的分形特征研究[J];中国机械工程;1999年08期

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本文编号：339050