渐开线圆柱齿轮磨损仿真系统研究

发布时间：2017-10-05 16:41

  本文关键词：渐开线圆柱齿轮磨损仿真系统研究

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【摘要】：齿轮机构在现在机械工程中应用最为广泛,具有传动功率范围大,传动比精确,传动效率高,工作可靠,使用寿命长等优点。 对于齿轮机构来说,过度的齿面磨损,不但齿轮传动比的精确度和传动效率会受到影响,而且还会造成机构振动、噪音及生热等,严重的磨损甚至造成强烈的冲击而致使齿轮的断裂、机构的损坏等。由于磨损现象又是多种多样的,又因为磨损产生的机理是非常复杂的,现在,研究磨损的方法大多数利用试验测试,试验时间较长,导致人力,财力和物力的大量消耗,所以,利用数值仿真方法来解决复杂的磨损问题则十分有效。 本文基于Archard磨损方程和接触力学理论,研究渐开线圆柱齿轮的接触情况、齿轮磨损等状况,以此为基础应用计算机仿真齿轮磨损后的齿廓。具体实施时,先推导出基于Archard磨损仿真模型的计算公式,通过赫兹接触理论实现齿轮接触应力的计算。以MATLAB程序实现渐开线齿廓的精确建模,齿轮啮合的动态效果,并对磨损后的齿廓进行仿真。开发基于MATLAB(GUI)的仿真平台,并联合MATLAB和有限元程序实现对磨损仿真系统的程序开发,该系统可以模拟在一定工况下,渐开线直齿圆柱齿轮啮合过程中齿廓的变化情况。 主要研究内容如下： (1)本文利用范成法齿轮切削加工理论,实现齿廓曲线的标准渐开线部分与过渡曲线的取值范围的算法。在MATLAB中编程验证此算法,利用此参数方程,可以建立精确的齿轮二维模型； (2)本文以Archard磨损模型和赫兹接触理论为理论基础,建立渐开线圆柱齿轮磨损过程的数学模型,根据该数学模型实现齿轮磨损过程的仿真,以此得到齿轮齿廓的磨损量； (3)本文以MATLAB为平台,通过GUI(图形用户界面)对仿真算法进行程序开发,建立齿轮磨损预测系统,实现通过图形界面输入相关参数进行齿轮的磨损情况的仿真。
【关键词】：渐开线圆柱齿轮 精确建模 磨损仿真 程序开发
【学位授予单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.413;TP391.9
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 目录10-16
• 第1章 绪论16-21
• 1.1 本文研究目的和意义16-17
• 1.2 国内外相关领域的研究现状及发展趋势17-19
• 1.3 本文研究的主要内容和创新点19-21
• 1.3.1 本文研究的主要内容19-20
• 1.3.2 本文的创新点20-21
• 第2章 相关理论和算法21-31
• 2.1 齿轮常见的失效形式21-22
• 2.2 齿轮磨损的分类22-23
• 2.3 影响齿轮磨损的因素23-24
• 2.4 齿轮磨损的数值仿真算法24-30
• 2.4.1 赫兹接触力学理论24-26
• 2.4.2 Archard磨损计算模型26-27
• 2.4.3 磨料磨损计算模型27-29
• 2.4.4 多元接触的降维模型29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 渐开线齿廓曲线方程31-42
• 3.1 齿廓曲线数值仿真介绍31
• 3.2 齿轮加工方法31-32
• 3.2.1 仿形法31-32
• 3.2.2 范成法32
• 3.3 齿廓曲线方程的建立32-41
• 3.3.1 包络线32-33
• 3.3.2 齿廓曲线模型33-35
• 3.3.3 渐开线曲线方程的建立35-36
• 3.3.4 过渡曲线方程的建立36-38
• 3.3.5 齿廓曲线取值范围的确定38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 齿轮磨损仿真计算原理及数学模型42-59
• 4.1 齿轮磨损仿真计算原理42-44
• 4.2 计算接触应力44-45
• 4.3 渐开线直齿圆柱齿轮磨损仿真算法45-58
• 4.3.1 建立渐开线直齿圆柱齿轮啮合坐标系45-46
• 4.3.2 计算转角和啮合点的矢径46-48
• 4.3.3 计算齿轮的基本尺寸48-49
• 4.3.4 变换坐标系49-51
• 4.3.5 计算磨损矢量的方向51-52
• 4.3.6 计算滑动系数52-53
• 4.3.7 计算重合度53
• 4.3.8 计算单双齿啮合区53-54
• 4.3.9 计算啮合点的坐标54-55
• 4.3.10 确定直齿轮磨损齿廓外缘边界点55-56
• 4.3.11 计算啮合点的附加转角56-57
• 4.3.12 确定共轭条件57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 齿轮磨损仿真系统及结果分析59-70
• 5.1 齿轮磨损仿真过程59-60
• 5.2 渐开线直齿圆柱齿轮仿真界面60-62
• 5.3 齿轮仿真结果62-64
• 5.3.1 直齿圆柱齿轮的基本参数62
• 5.3.2 齿轮的仿真62-63
• 5.3.3 齿轮啮合过程的仿真63-64
• 5.4 齿轮磨损仿真结果分析64-69
• 5.4.1 磨损前的齿廓64
• 5.4.2 磨损量及齿廓随工作时间的变化64-67
• 5.4.3 磨损量及齿廓随主动轮转速的变化67-69
• 5.5 降低渐开线圆柱齿轮磨损可采取的有效措施69
• 5.6 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-75
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文75-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：977890