基于附加阻尼环的弧齿锥齿轮传动减振研究

发布时间：2017-07-06 21:18

  本文关键词：基于附加阻尼环的弧齿锥齿轮传动减振研究

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【摘要】：弧齿锥齿轮被普遍应用于各类机械传动系统的高速级，如直升机传动系统以及航空发动机的附件传动系统中。由于其工况比较恶劣，易产生振动和冲击，因此对弧齿锥齿轮进行减振研究十分重要。 阻尼环减振是改善齿轮振动性能的有效措施，且结构紧凑、工艺简单。工程中实际应用阻尼环时主要是基于经验公式和实验来实现的，这样无疑会增加研究成本和生产周期，因此对齿轮阻尼环进行理论分析研究显得尤为重要。 首先，本文推导了弧齿锥齿轮的球面渐开线齿廓方程，并结合啮合原理和齿轮加工原理，研究基于CATIA的球面渐开线弧齿锥齿轮的参数化精确三维建模方法，并借助VB和CATIA实现了弧齿锥齿轮的参数化建模。 其次，本文使用自行编制的弧齿锥齿轮参数化建模软件创建三维模型并导入有限元分析软件ANSYS中，计算求解了弧齿锥齿轮的综合啮合刚度；基于集中参数法，建立了考虑传动误差、齿侧间隙和时变啮合刚度的弧齿锥齿轮传动8自由度非线性动力学模型，求解动力学方程，研究了弧齿锥齿轮传动的固有特性和动态响应特性。研究结果表明：弧齿锥齿轮主动轮的支撑刚度和平均啮合刚度对齿轮系统高阶固有频率影响较大，从动轮的支撑刚度对弧齿锥齿轮传动的低阶固有频率影响较大；较小的支撑刚度以及较大的输入扭矩能够使得弧齿锥齿轮传动的动载系数有所下降。 然后，对阻尼环进行了接触分析计算，分别得到了闭口阻尼环与开口阻尼环与齿轮沟槽间的接触压力表达式；运用赫兹接触理论计算得到了阻尼环与齿轮的接触刚度表达式。 最后，建立了附加阻尼环的弧齿锥齿轮传动系统的12自由度动力学模型，求解系统动力学方程。研究了附加阻尼环的弧齿锥齿轮传动系统的固有特性和动态响应特性；对比了附加阻尼环后与未附加阻尼环齿轮系统的动态响应，，发现附加阻尼环后各自由度上的位移与速度响应都有明显的降低；研究了闭口阻尼环与开口阻尼环结构参数对系统动态响应及系统动载系数的影响，为合理设计阻尼环结构提供了一定的理论依据。
【关键词】：弧齿锥齿轮 动力学 阻尼环 减振
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41;TB535.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 图清单9-11
• 表清单11-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 本文的选题背景13-14
• 1.2 课题相关研究现状14-16
• 1.2.1 弧齿锥齿轮动力学研究现状14-15
• 1.2.2 齿轮阻尼环减振研究现状15-16
• 1.3 本文的研究内容16-17
• 第二章 弧齿锥齿轮参数化建模17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 球面渐开线形成原理及其方程推导17-20
• 2.2.1 球面渐开线形成原理18-19
• 2.2.2 球面渐开线方程推导19-20
• 2.3 三维参数化精确建模过程20-24
• 2.3.1 生成球面渐开线齿廓20-22
• 2.3.2 建立齿槽齿顶和齿根齿形曲线22
• 2.3.3 生成齿槽实体22-23
• 2.3.4 生成整齿模型23-24
• 2.3.5 实现参数化功能24
• 2.4 齿轮虚拟装配与干涉检验24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 弧齿锥齿轮传动的动力学特性研究26-45
• 3.1 引言26
• 3.2 弧齿锥齿轮传动啮合刚度研究26-28
• 3.2.1 齿轮副有限元建模26-27
• 3.2.2 啮合轮齿综合刚度计算27-28
• 3.3 弧齿锥齿轮传动系统动力学建模28-31
• 3.3.1 弧齿锥齿轮传动系统的振动模型28
• 3.3.2 动力学数学模型的建立28-30
• 3.3.3 非线性振动微分方程的量纲一化处理30-31
• 3.4 弧齿锥齿轮传动动力学方程求解及动态特性分析31-44
• 3.4.1 弧齿锥齿轮传动的固有特性分析31-36
• 3.4.2 弧齿锥齿轮传动的动态响应特性分析36-41
• 3.4.3 弧齿锥齿轮传动动载特性分析41-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 齿轮阻尼环减振机理及接触分析45-53
• 4.1 引言45
• 4.2 阻尼减振技术45
• 4.3 阻尼环结构形式及减振机理45-48
• 4.3.1 结构形式45-46
• 4.3.2 减振机理46-48
• 4.4 阻尼环与齿轮沟槽间接触分析计算48-51
• 4.4.1 阻尼环与齿轮沟槽间接触压力计算48-50
• 4.4.2 阻尼环与齿轮沟槽间接触刚度的求解50-51
• 4.5 本章小结51-53
• 第五章 附加阻尼环弧齿锥齿轮传动动力学特性分析53-75
• 5.1 引言53
• 5.2 附加阻尼环弧齿锥齿轮传动系统动力学建模53-58
• 5.2.1 附加阻尼环弧齿锥齿轮传动动力学模型的建立53-54
• 5.2.2 动力学数学模型的建立54-56
• 5.2.3 非线性振动微分方程的量纲一化处理56-58
• 5.3 附加阻尼环弧齿锥齿轮系统动力学方程求解与动态特性分析58-74
• 5.3.1 附加阻尼环弧齿锥齿轮传动的固有特性分析58-62
• 5.3.2 附加阻尼环弧齿锥齿轮传动动态响应分析62-71
• 5.3.3 附加阻尼环弧齿锥齿轮传动的动载特性分析71-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第六章 弧齿锥齿轮参数化设计软件及动力学计算软件开发75-83
• 6.1 引言75
• 6.2 软件开发环境的选择75-77
• 6.2.1 参数化建模编程软件的选择75
• 6.2.2 参数化建模建模软件的选择75-76
• 6.2.3 VB.NET 对 CATIA 的二次开发76-77
• 6.2.4 动力学计算编程软件的选择77
• 6.3 参数化建模软件开发77-78
• 6.3.1 软件框架77
• 6.3.2 弧齿锥齿轮副结构设计及三维建模77-78
• 6.4 动力学分析软件开发78-82
• 6.4.1 软件框架78-79
• 6.4.2 弧齿锥齿轮系统动力学计算79-80
• 6.4.3 附加阻尼环弧齿锥齿轮系统动力学计算80-82
• 6.5 本章小结82-83
• 第七章 总结与展望83-85
• 7.1 本文的主要工作总结83-84
• 7.2 进一步的研究工作84-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-89
• 在学期间发表的论文89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 何大志;潘毓学;张良;刘彬;;基于Y2280机床的弧齿锥齿轮实体建模[J];长春理工大学学报(自然科学版);2008年03期

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3 吴训成,毛世民,吴序堂;点啮合齿面主动设计理论和方法[J];机械科学与技术;2000年03期

4 赵宁;李果;程昌;熊剑波;;齿轮/附加阻尼环组合结构动态特性分析[J];机械科学与技术;2011年07期

5 林爱琴,黄恺;Pro/E环境下的弧齿锥齿轮三维参数化造型[J];辽宁工学院学报;2004年05期

6 王小椿;点啮合曲面的三阶接触分析[J];西安交通大学学报;1983年03期

7 毛世民,吴序堂;任意指定接触基准点的切齿理论——对格里森半展成法加工弧齿维齿轮和准双曲面齿轮方法的改进[J];西安交通大学学报;1985年05期

本文编号：527823