齿轮热变形对其振动特征的影响研究

发布时间：2017-05-21 11:08

  本文关键词：齿轮热变形对其振动特征的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：渐开线作为最常用的齿廓曲线，由于它本身的特点，使齿轮副在啮合点处存在相对滑动，产生的摩擦热会造成齿面温度的升高及热变形，影响齿轮副的传动性能。随着对齿轮传动精度要求的提高，这个问题引起了国内外学者的广泛关注。目前的研究可基本分为温度场的计算与热变形研究这两个方向，而将齿轮热变形与齿轮副振动特征相联系的研究却很少。针对这一问题，，本文将齿轮热变形和齿轮动力分析结合起来，在对齿廓热变形偏差进行计算的基础上，分析了齿轮副在齿廓热变形条件下的振动特征变化规律。具体研究内容如下： 首先，建立了齿轮的ANSYS参数化模型，并用有限元法对齿轮稳态温度场的分布进行了计算，得出了稳态温度场的基本特征：最高温度分布在啮合面中心区域，且分布于较浅的热表层，其余部位温度分布较为平均；转速等外界因素对最高温度值有较大影响，但对于分布情况影响很小。 其次，根据平均节点温度及齿轮温度场的分布情况采用均匀温度场模型对渐开线齿廓的热变形进行计算，根据国家标准对齿廓总偏差、齿廓倾斜偏差、齿廓形状偏差的变化量给出了具体的计算公式，并进行了实验验证。由此得出了渐开线齿廓的热变形特性：沿齿根到齿顶，齿体呈现出偏向体外的倾斜正偏差。 最后，利用集中参数法建立了齿轮副的非线性振动方程，将热变形引起的齿廓总偏差作为非线性模型中的误差激励进行计算，得出了热变形齿廓总偏差对齿轮副振动特性的影响：在外界激励不变的情况下，随着热变形偏差的增大，速度与加速度响应呈幅值增大的趋势，整体振动响应从简谐响应向亚谐响应转变，但最终并未出现混沌运动。 本文的研究将齿轮的热变形与齿轮副振动特征联系起来进行了研究，得出的结论对于齿轮振动控制研究及齿轮修形设计有一定的指导意义。
【关键词】：齿轮温度场 热变形 齿轮精度 非线性振动
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.413
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 图清单12-13
• 表清单13-14
• 1 绪论14-21
• 1.1 课题研究的背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-19
• 1.2.1 齿轮本体温度场及热变形研究现状15-17
• 1.2.2 齿轮非线性振动的研究现状17-19
• 1.3 本文主要研究内容19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 2 齿轮温度场及热变形理论21-30
• 2.1 传热理论基础21-23
• 2.1.1 热传导21-22
• 2.1.2 热对流22-23
• 2.1.3 热辐射23
• 2.2 齿轮的导热微分方程及边界条件23-27
• 2.2.1 齿轮导热微分方程24
• 2.2.2 齿轮导热边界条件24-27
• 2.3 热变形理论基础27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 齿轮本体温度场有限元分析30-53
• 3.1 齿轮本体温度场有限元计算方法30-32
• 3.2 齿轮热载荷的计算32-40
• 3.2.1 渐开线齿轮啮合特点32-33
• 3.2.2 齿面输入热的计算33-38
• 3.2.3 轮齿对流传热计算38-40
• 3.3 有限元模型的建立与求解40-52
• 3.3.1 齿轮参数化模型的建立41-44
• 3.3.2 齿轮有限元模型分析结果44-47
• 3.3.3 齿轮工况对温度场的影响分析47-51
• 3.3.4 实验结论51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 4 温升对渐开线齿廓精度的影响分析53-65
• 4.1 渐开线齿廓的热变形特征53-55
• 4.2 渐开线齿廓的热变形误差计算55-59
• 4.2.1 热变形齿廓总偏差的计算56-57
• 4.2.2 热变形齿廓倾斜偏差的计算57-58
• 4.2.3 热变形齿廓形状偏差的计算58-59
• 4.3 实验分析59-64
• 4.3.1 实验仪器及测量原理59-61
• 4.3.2 实验结果比对61-63
• 4.3.3 实验结论63-64
• 4.4 本章小结64-65
• 5 齿轮热变形对齿轮副运动特性的影响分析65-80
• 5.1 齿轮非线性动力学模型的建立66-69
• 5.2 齿轮非线性动力学方程的求解69-71
• 5.3 热变形齿廓误差对振动特性的影响分析71-79
• 5.3.1 振动特征的描述71-78
• 5.3.2 实验结论78-79
• 5.4 本章小结79-80
• 6 总结与展望80-82
• 6.1 研究总结80-81
• 6.2 工作展望81-82
• 参考文献82-85
• 作者简历85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王春侠;基于MATLAB语言的非线性系统相空间分析[J];电气传动自动化;2003年06期

2 刘志全,沈允文,陈国定,苏华;某直升机齿轮传动系统的瞬态热分析[J];航空动力学报;1999年03期

3 李素有 ,孙智民 ,沈允文;含间隙的斜齿轮副扭振分析与试验研究[J];机械传动;2002年02期

4 许翔,毕小平;车用齿轮传动箱的传热仿真模型[J];机械传动;2003年05期

5 李桂华,费业泰;温度变化对圆柱齿轮齿形的影响[J];机械设计;2005年02期

6 李润方,韩西,林腾蛟,钟厉;齿轮系统耦合振动的理论分析与试验研究[J];机械工程学报;2000年06期

7 张锁怀,李忆平,丘大谋;齿轮耦合的转子-轴承系统非线性动力特性的研究[J];机械工程学报;2001年09期

8 孙涛,沈允文,孙智民,刘继岩;行星齿轮传动非线性动力学方程求解与动态特性分析[J];机械工程学报;2002年03期

9 龙慧,张光辉,罗文军;旋转齿轮瞬时接触应力和温度的分析模拟[J];机械工程学报;2004年08期

10 王优强,杨沛然,佟景伟,李鸿琦;渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑分析[J];机械工程学报;2004年09期

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本文编号：383452