制造误差与承载变形耦合条件下平面二次包络环面蜗杆的啮合分析与啮合控制研究
发布时间：2023-04-02 11:53
平面二次包络环面蜗杆传动是由我国和日本率先研究成功的一种机械传动方式，在国防和民用工业领域内得到大量的应用。与其它的蜗杆传动方式相比，平面二次包络环面蜗杆传动的特点是承载能力大，传动效率高和蜗杆齿面可以精确磨削。但由于平面二次包络环面蜗杆传动是多齿线接触，使得该传动对实际工况条件下存在的制造误差和承载弹性变形十分敏感。由于齿轮啮合原理指导下的传动副啮合分析难于考虑制造误差和承载弹性变形等因素的影响，所以依据这种啮合分析结果所设计制造的传动副在实际使用中由于制造误差和承载弹性变形的影响，不能实现共轭啮合，从而影响到传动副应有性能的发挥。针对制造误差和承载弹性变形耦合影响下平面二次包络环面蜗杆传动副的啮合分析和啮合控制的关键理论和技术问题，本文进行了深入系统的理论和实验研究。 本文首先将直接数值建模方法应用于平面二次包络环面蜗杆传动副的建模，这种建模方法模拟传动副实际的制造过程，通过实体间的布尔运算来构建传动副的实体模型，因而与传动副传统的实体建模方法不同。直接数值建模方法最大的优点是可以快速响应传动副几何参数的改变和满足修形设计的需要。由直接数值建模方法所构建的传动副实体模型中可...
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 问题的提出及研究的意义
1.1.1 问题的提出
1.1.2 研究的意义
1.2 齿轮传动副的3D实体建模方法
1.3 齿轮接触分析法
1.4 对传动副接触区域的控制研究
1.5 本论文的主要研究内容
2 弹性接触问题的数值解法
2.1 引言
2.2 接触问题的有限单元法
2.2.1 一般有限元法
2.2.2 间隙单元法
2.2.3 面—面接触算法
2.3 接触问题的边界元法
2.4 小结
3 基于实际工况的蜗杆传动副实体建模
3.1 引言
3.2 二次包络环面蜗杆传动副的数学模型
3.2.1 蜗杆的数学模型
3.2.2 蜗轮的数学模型
3.3 二次包络环面蜗杆传动副的实体建模
3.3.1 蜗杆传动副的传统实体建模方法
3.3.2 蜗杆传动副的直接数值建模方法
3.4 齿面奇点的判别原理
3.4.1 参数曲面族的包络存在的必要条件
3.4.2 参数曲面族的包络存在的充分条件
3.4.3 曲面上奇点的判别原理
3.5 小结
4 误差和载荷耦合情况下的轮齿接触分析
4.1 引言
4.2 实际工况条件下蜗杆传动副中可能存在的误差
4.3 二次包络环面蜗杆传动副的有限元模型
4.3.1 有限元网格的划分
4.3.2 边界条件集的设定
4.3.3 面—面弹性接触算法的计算流程图
4.4 误差影响下蜗杆传动副的加载接触分析
4.4.1 理想条件下的接触区
4.4.2 误差对齿面接触区的影响
4.5 误差影响下蜗杆传动副轮齿的齿间载荷分配
4.6 小结
5 蜗杆传动副的修形策略
5.1 引言
5.2 蜗杆齿的齿高修形
5.2.1 蜗杆齿高修形量的确定
5.2.2 用传统建模方法构建齿高修形后的蜗杆实体模型
5.2.3 用直接数值建模方法构建齿高修形后的蜗杆实体模型
5.3 蜗杆齿的齿长修形
5.4 小结
6 蜗杆传动副的修形实验研究
6.1 引言
6.2 蜗杆传动副的制造
6.2.1 蜗杆的加工
6.2.2 蜗轮滚刀的加工
6.2.3 蜗轮的加工
6.3 蜗杆齿的齿高修形
6.3.1 对平面砂轮的修整
6.3.2 用中凹砂轮精磨蜗杆齿面
6.4 蜗杆齿的齿长修形
6.4.1 平面二次包络环面蜗杆数控磨床
6.4.2 蜗杆齿长修形
6.5 修形后蜗杆传动副的台架实验
6.5.1 实验台
6.5.2 修形对齿面接触状态的影响
6.5.3 修形对传动副传动效率的影响
6.6 小结
7 全文总结
7.1 论文主要研究工作及其结论
7.2 论文的主要创新点和继续研究的方向
致谢
参考文献
附录
独创性声明
学位论文版权使用授权书
本文编号：3779176
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
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中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 问题的提出及研究的意义
1.1.1 问题的提出
1.1.2 研究的意义
1.2 齿轮传动副的3D实体建模方法
1.3 齿轮接触分析法
1.4 对传动副接触区域的控制研究
1.5 本论文的主要研究内容
2 弹性接触问题的数值解法
2.1 引言
2.2 接触问题的有限单元法
2.2.1 一般有限元法
2.2.2 间隙单元法
2.2.3 面—面接触算法
2.3 接触问题的边界元法
2.4 小结
3 基于实际工况的蜗杆传动副实体建模
3.1 引言
3.2 二次包络环面蜗杆传动副的数学模型
3.2.1 蜗杆的数学模型
3.2.2 蜗轮的数学模型
3.3 二次包络环面蜗杆传动副的实体建模
3.3.1 蜗杆传动副的传统实体建模方法
3.3.2 蜗杆传动副的直接数值建模方法
3.4 齿面奇点的判别原理
3.4.1 参数曲面族的包络存在的必要条件
3.4.2 参数曲面族的包络存在的充分条件
3.4.3 曲面上奇点的判别原理
3.5 小结
4 误差和载荷耦合情况下的轮齿接触分析
4.1 引言
4.2 实际工况条件下蜗杆传动副中可能存在的误差
4.3 二次包络环面蜗杆传动副的有限元模型
4.3.1 有限元网格的划分
4.3.2 边界条件集的设定
4.3.3 面—面弹性接触算法的计算流程图
4.4 误差影响下蜗杆传动副的加载接触分析
4.4.1 理想条件下的接触区
4.4.2 误差对齿面接触区的影响
4.5 误差影响下蜗杆传动副轮齿的齿间载荷分配
4.6 小结
5 蜗杆传动副的修形策略
5.1 引言
5.2 蜗杆齿的齿高修形
5.2.1 蜗杆齿高修形量的确定
5.2.2 用传统建模方法构建齿高修形后的蜗杆实体模型
5.2.3 用直接数值建模方法构建齿高修形后的蜗杆实体模型
5.3 蜗杆齿的齿长修形
5.4 小结
6 蜗杆传动副的修形实验研究
6.1 引言
6.2 蜗杆传动副的制造
6.2.1 蜗杆的加工
6.2.2 蜗轮滚刀的加工
6.2.3 蜗轮的加工
6.3 蜗杆齿的齿高修形
6.3.1 对平面砂轮的修整
6.3.2 用中凹砂轮精磨蜗杆齿面
6.4 蜗杆齿的齿长修形
6.4.1 平面二次包络环面蜗杆数控磨床
6.4.2 蜗杆齿长修形
6.5 修形后蜗杆传动副的台架实验
6.5.1 实验台
6.5.2 修形对齿面接触状态的影响
6.5.3 修形对传动副传动效率的影响
6.6 小结
7 全文总结
7.1 论文主要研究工作及其结论
7.2 论文的主要创新点和继续研究的方向
致谢
参考文献
附录
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本文编号：3779176
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