正交变传动比面齿轮副齿面接触分析

发布时间：2017-05-10 17:12

  本文关键词：正交变传动比面齿轮副齿面接触分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：正交变传动比面齿轮副是在非圆锥齿轮副的研究基础上提出的一种新型相交轴间变传动比齿轮副，其结合了非圆齿轮、非圆锥齿轮和面齿轮三者共同的传动特点，可用来传递相交轴间的变传动比运动和动力，其设计原理，加工制造方法简单，可采用传统的范成刀具及现有的机床进行加工，易现实批量化生产，从而可以大大推动相交轴间的变传动比传动这一新的传动形式在工程实际中的应用。在工程机械、农用机械、纺织机械、汽车等场合，具有潜在的应用前景。 正交变传动比面齿轮的齿面接触分析是深入研究正交变传动比面齿轮副啮合特性的有效手段。接触区域的大小、形状和位置不仅反映了单个齿轮的制造精度，同时反映了齿轮副的安装和传动精度，对齿轮副传动的承载能力、使用寿命、传动质量及效率、噪声等都有明显影响。本文从正交变传动比面齿轮啮合理论出发，运用数值方法对正交变传动比面齿轮副进行齿面接触分析，并运用有限元方法和实验方法进一步研究，为正交变传动比面齿轮的参数设计和实际工程应用提供参考。论文的主要内容如下： （1）依据空间齿轮啮合原理及微分几何等相关理论，研究了正交变传动比面齿轮副基本传动原理，推导了正交变传动比面齿轮的节曲线，齿顶曲线，齿根曲线的参数方程；结合加工刀具的齿面方程与齿轮共轭的基本原理，得到了非圆齿轮和正交变传动比面齿轮的齿面参数方程；计算了正交变传动比面齿轮不根切的最小内半径和不变尖的最大外半径，确定了其齿宽合理取值范围；基于VB和Solidworks(API)开发出正交变传动比面齿轮参数化设计和加工仿真系统，实现了正交变传动比面齿轮副的参数化设计及三维建模。 （2）根据齿轮TCA分析原理，建立了正交变传动比面齿轮副齿面接触分析方法；根据切触的基本原理，得到了正交变传动比面齿轮副的切触方程；根据正交变传动比面齿轮的齿面方程，实现了正交变传动比面齿轮的齿面数值求解；探讨了正交变传动比面齿轮副的点接触和线接触两种接触类型，利用Matlab编程对接触模型切触方程组进行求解，分别实现了理论线接触和理论点接触两种情况下的齿面接触可视化。 （3）建立了正交变传动比面齿轮啮合副的接触有限元分析模型，采用有限元方法对无安装误差和考虑安装误差情况下正交变传动比面齿轮接触特性进行分析，得到了安装误差对接触的影响规律。截取正交变传动比面齿轮副一个周期的轮齿进行无安装误差的动态接触分析，得到一个周期每一瞬时的接触情况，，验证了正交变传动比面齿轮副瞬时线接触的理论。 （4）设计并加工了以正交变传动比面齿轮传动啮合副为主要传动部件的传动装置；对正交变传动比面齿轮副进行了对滚检查实验，实验结果进一步验证理论计算的正确性也验证了有限元结果的正确性；搭建传动实验平台对齿轮副做相应测试，通过实验结果与理论计算结果的对比，验证了正交变传动比面齿轮副的设计方法、加工原理的正确性和可行性，为正交变传动比面齿轮的工程实际应用奠定了理论基础。 本文的研究得到了国家自然科学基金项目“变传动比面齿轮啮合传动的设计理论及制造技术研究”的资助（批准号：51275537)。
【关键词】：变传动比 面齿轮 齿面接触分析 接触有限元分析
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题来源及研究意义9-10
• 1.2 面齿轮副国内外研究现状10-11
• 1.3 接触分析国内外研究现状11-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 2 正交变传动比面齿轮副基本原理与设计15-35
• 2.1 坐标系的建立15-16
• 2.2 齿轮副节曲线设计16-19
• 2.2.1 非圆齿轮节曲线设计16-18
• 2.2.2 正交变传动比面齿轮节曲线设计18-19
• 2.3 齿面方程推导19-26
• 2.3.1 非圆齿轮齿面方程推导19-24
• 2.3.2 正交变传动比面齿轮齿面方程推导24-26
• 2.4 齿宽设计26-28
• 2.4.1 最小内半径26-27
• 2.4.2 最大外半径27
• 2.4.3 变位修正27-28
• 2.5 齿轮副三维建模28-33
• 2.6 本章小结33-35
• 3 正交变传动比面齿轮副接触分析35-47
• 3.1 接触数学模型建立35-38
• 3.2 接触分析的求解38-40
• 3.3 线接触分析40-42
• 3.4 点接触分析42-45
• 3.5 本章小结45-47
• 4 正交变传动比面齿轮副接触有限元分析47-59
• 4.1 正交变传动比面齿轮副静态接触分析47-56
• 4.1.1 静态接触分析有限元模型47-50
• 4.1.2 无安装误差时的接触分析50
• 4.1.3 存在轴向偏移误差的接触分析50-52
• 4.1.4 存在轴交角误差的接触分析52-54
• 4.1.5 存在轴交错误差的接触分析54-56
• 4.2 正交变传动比面齿轮副动态接触分析56-58
• 4.2.1 动态接触分析有限元模型56-57
• 4.2.2 求解及结果后处理57-58
• 4.3 本章小结58-59
• 5 正交变传动比面齿轮副实验研究59-75
• 5.1 齿轮箱整体结构设计及加工59-61
• 5.2 正交变传动比面齿轮副的对滚检验61-67
• 5.2.1 实验设备及原理61-62
• 5.2.2 实验步骤62
• 5.2.3 实验结果分析62-67
• 5.3 正交变传动比面齿轮传动装置的实验研究67-73
• 5.3.1 实验现场布局67-68
• 5.3.2 实验方案68
• 5.3.3 实验结果分析68-73
• 5.4 本章小结73-75
• 6 结论与展望75-77
• 6.1 主要结论75-76
• 6.2 后续研究工作的展望76-77
• 致谢77-79
• 参考文献79-83
• 附录83
• A.作者在攻读学位期间发表的论文目录83
• B.作者在攻读学位期间参加的科研项目目录83

【参考文献】

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本文编号：355192