渐开线直齿圆柱齿轮齿根过渡曲线优化及其应用

发布时间：2017-09-12 12:24

  本文关键词：渐开线直齿圆柱齿轮齿根过渡曲线优化及其应用

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【摘要】：齿轮机构是传动机构中应用最广泛的传动部件,它应用于各种场合以各种形式传递运动和力。齿轮工作时,齿间接触区域承受强烈的冲击应力,特别是齿根部分,产生很大的交变应力,所以,齿轮根部是真个齿轮系统中相对薄弱的部位,研究该部位应立分布状况对于判定整个齿轮机构的强度意义重大,分析齿根部位的应力状况是分析齿轮强度的重要手段。本文提出一种齿轮齿根最佳过渡曲线实现方法,通过理论和仿真相结合方法进行了啮合齿轮齿根部位的有限元优化设计,得出在一定条件下的最佳设计过渡曲线。该曲线能够确保轮齿所受的最大应力降到最低,从而大大降低齿轮疲劳断裂的可能性,并将之应用于成型磨齿刀具的设计中,分析了各种相关的加工参数,这对于提高齿轮在重要场合中的使用寿命和推动齿轮齿根部位的研究工作具有重要意义。具体内容如下： 首先对现在重载齿轮应用中比较受推崇的整圆弧齿根齿轮的静力学和动力学接触分析,分析了整圆弧齿根齿轮的优劣性,然后,通过三维分析软件Pro/E建立标准齿轮,并用NURBS三次样条曲线取代其渐开线部分,构建三维模型并将渐开线部分相关尺寸参数化,然后利用这些参数作为优化变量在ANSYS WORKBENCH中进行了结构优化分析,得到了一条具备优秀应力数据的NURBS曲线轮廓,结果显示,该方法能够将齿根部位的最大有效应力降低30%以上,并大大改善啮合部位的应力集中情况,这有利于齿轮技术的进一步发展和“个性化”啮合齿轮的进一步推广和使用。 考虑到该优化过渡曲线在实际中的应用问题,提出了成型磨齿的加工方法,根据优化过渡曲线的特点,分析了加工工艺路线,并对成型磨齿砂轮进行了设计,同时就其砂轮修整问题,提出了三轴联动法向修整的技术,该方法对以后齿根过渡曲线进一步优化得到的复杂曲线的加工有指导意义。
【关键词】：齿根过渡曲线 整圆弧齿根齿轮 砂轮修整器 成型磨齿 结构优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.417
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 论文的研究背景与意义9-10
• 1.2 齿轮过渡曲线的研究概况10-13
• 1.3 本论文研究的主要内容13-14
• 1.4 总结14-15
• 2 圆头滚刀齿根过渡曲线齿根应力分析15-34
• 2.1 有限元原理描述15-18
• 2.2 齿轮接触有限元分析18-21
• 2.3 圆头滚刀简介21-24
• 2.4 圆头齿轮滚刀加工齿轮动态接触分析24-31
• 2.4.1 研究背景及分析24-25
• 2.4.2 圆头滚刀加工齿轮模型的建立25-27
• 2.4.3 网格划分和有限元模型建立27-29
• 2.4.4 载荷的加载及计算29-31
• 2.5 结果及分析31-33
• 2.6 总结33-34
• 3 渐开线齿轮齿根过渡曲线最佳线型实现方法34-44
• 3.1 优化设计原理34-37
• 3.2 NURBS曲线简介37
• 3.3 齿根最佳过渡曲线线型的实现37-42
• 3.3.1 参数化齿轮模型的建立37-38
• 3.3.2 NURBS曲线在本方法中的具体应用38-39
• 3.3.3 有限元优化分析过程39-42
• 3.4 总结42-44
• 4 齿根部位过渡曲线成型磨齿方法44-52
• 4.1 加工工艺路线的确定44-46
• 4.2 成型磨齿砂轮的设计46-49
• 4.3 成型磨齿砂轮修整49-51
• 4.4 其他需要考虑的问题51
• 4.4.1 磨前滚刀加工参数51
• 4.4.2 齿根部位磨削参数控51
• 4.5 总结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-56
• 附录A 齿根部位过渡曲线部位拟合NURBS曲线控制尺寸参数56-57
• 阴录B 齿根部位优化前后过渡曲线廓形图对比57-61
• 附录C 齿轮齿根过渡曲线部位的Von-Mises应力图对比61-69
• 附录D 优化前后齿轮啮合啮合区的Von-Mises应力图对比69-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：837227