齿根应力载荷历程分析与齿间摩擦系数计算

发布时间：2017-05-25 06:17

  本文关键词：齿根应力载荷历程分析与齿间摩擦系数计算，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着齿轮向着高精密、高强度、高可靠性、低噪声、长寿命等方向发展，摩擦对齿轮传动性能的影响越来越受到关注。与齿面摩擦相关问题的研究，对探索齿轮疲劳、磨损、裂纹等失效机理具有显著意义。本文以直齿圆柱齿轮为研究对象，，分析了摩擦对齿根应力的影响，并反求齿面摩擦因数，主要研究内容包括以下几个部分： (1)齿形计算与齿轮有限元建模。基于齿轮啮合原理和展成加工方法，得到精确的齿廓曲线方程。通过编程计算提取齿廓关键点的几何坐标，利用参数化编程将其导入有限元软件中，实现联合建模，建立齿轮几何模型和有限元计算模型。 (2)考虑摩擦和多齿啮合对齿根应力影响分析。通过啮合刚度分析求出齿间载荷的分配律，得到齿根应力载荷历程加载所需的载荷曲线。采用齿向均布载荷的加载方式，得到齿根应力随啮合位置移动的变化曲线，齿面接触应力、变形的全齿面应力分布。以主动齿轮为研究对象，考虑齿面摩擦和多齿对啮合时的载荷分配，研究齿根弯曲拉应力的载荷历程。以分度圆为界划分上啮合区和下啮合区，推导轮齿在不同接触区啮合时的齿根弯曲应力计算式。 (3)齿根动态应力的无线测试。基于LabVIEW集成平台开发齿根动态应力无线测试系统，测量齿根应变及转速转矩。采用时域平均法对测试结果进行光滑性处理，消除测试结果中的主要干扰。测试所得的齿根应变曲线较好地反映了单/双啮区交变、啮合冲击及相邻啮合齿对的影响，齿根最大应力测试值与计算结果偏差较小。 (4)基于遗传算法的齿间摩擦系数反求。通过摩擦对齿根弯曲应力影响的分析，建立齿间摩擦系数反求的正问题和反问题模型。采用拉丁超立方试验法进行试验设计，确立计算样本点，在有限元软件中求解各样本点处的应力值，构建齿轮代理模型和目标函数，采用遗传算法反求啮合位置的摩擦系数。把反求结果代入有限元模型中计算出此时齿根应力值，并对比其与试验结果的误差。
【关键词】：齿轮传动 齿根应力 载荷历程 无线测试 齿面摩擦 摩擦系数反求
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 齿轮弯曲强度国内外研究现状13-15
• 1.2.1 齿根应力载荷历程研究13-14
• 1.2.2 摩擦对齿轮强度的影响研究14-15
• 1.3 主要研究内容15
• 1.4 本章小结15-16
• 第2章 齿形计算与齿轮有限元建模16-22
• 2.1 引言16-17
• 2.2 齿形计算与齿轮几何模型17-19
• 2.2.1 齿轮参数与滚刀参数17
• 2.2.2 齿轮渐开线方程与过渡曲线方程17-18
• 2.2.3 齿轮几何模型生成18-19
• 2.3 齿轮有限元模型19-21
• 2.3.1 单元类型选择与材料参数设置19-20
• 2.3.3 网格划分及边界约束20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 考虑摩擦和多齿啮合对齿根应力影响分析22-40
• 3.1 引言22
• 3.2 啮合刚度与齿面载荷22-28
• 3.2.1 啮合刚度22-23
• 3.2.2 齿间载荷分配23-26
• 3.2.3 齿向载荷分布26-28
• 3.3 均布载荷下齿根应力载荷历程研究28-31
• 3.3.1 齿高方向载荷历程研究28-31
• 3.4 齿面摩擦对齿根应力载荷历程的影响31-37
• 3.4.1 主从动轮齿面摩擦力的变化机理31-32
• 3.4.2 上啮区的齿根应力计算32-35
• 3.4.3 下啮区的齿根应力计算35-36
• 3.4.4 实例计算及结果分析36-37
• 3.5 齿根应力载荷历程仿真结果分析37-38
• 3.6 本章小结38-40
• 第4章 齿根动态应力无线测试40-52
• 4.1 引言40
• 4.2 试验台传动方案40-42
• 4.3 测试系统的组成及工作原理42-44
• 4.3.1 测试系统的组成42
• 4.3.2 测试系统工作原理42-43
• 4.3.3 齿根应力无线测试原理43-44
• 4.4 测试程序设计44-46
• 4.4.1 虚拟仪器简介44-45
• 4.4.2 齿根应力测试程序45-46
• 4.5 数据处理及结果分析46-51
• 4.5.1 时域平均方法46-48
• 4.5.2 齿根应变测试结果48-49
• 4.5.3 转速转矩测试结果49-50
• 4.5.4 对比与分析50-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第5章 基于遗传算法的齿间摩擦系数反求52-63
• 5.1 引言52
• 5.2 遗传算法52-53
• 5.3 齿间摩擦系数反求正问题与反问题53-55
• 5.3.1 正问题模型的建立53
• 5.3.2 反问题模型的建立53-55
• 5.4 齿轮代理模型的构建55-61
• 5.4.1 试验设计56-58
• 5.4.2 多项式响应面模型及其模型评估58-61
• 5.5 齿间摩擦系数反求结果及分析61-62
• 5.6 本章小结62-63
• 总结与展望63-65
• 参考文献65-71
• 致谢71-72
• 附录A(攻读学位期间学术论文发表及项目研究情况)72

【参考文献】

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