【摘要】：分段變形橢圓齒輪有圓柱齒輪傳動效率高、傳動扭矩大和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,還可以實現(xiàn)變傳動比運動和變速比運動,被應(yīng)用于各類機(jī)械中,如機(jī)床、農(nóng)機(jī)、泵類等,具有較廣的應(yīng)用前景。本文給出多段變形橢圓齒輪的節(jié)曲線極坐標(biāo)表達(dá)式,并給出相共輒齒輪的節(jié)曲線表達(dá)式,并給出了二段和三段變形橢圓齒輪極坐標(biāo)表達(dá)式。為后續(xù)的幾何建模和分析計算打下基礎(chǔ),也為分段變形橢圓齒輪的設(shè)計和加工打下基礎(chǔ)。分別建立齒條刀和插齒刀的數(shù)學(xué)模型,通過對Solidworks進(jìn)行二次開發(fā),用VBA語言編程控制齒刀的位置,并對分段變形橢圓齒輪齒坯進(jìn)行切除,實現(xiàn)了加工,得到其三維模型。對齒輪副進(jìn)行受力分析,先對整個齒輪副進(jìn)行受力分析,再對單個齒輪進(jìn)行受力分析,得到輪齒的受力,為齒輪的強(qiáng)度校核打下基礎(chǔ)。結(jié)合圓柱齒輪的強(qiáng)度分析方法,對其進(jìn)行修正,得到分段變形橢圓齒輪的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力公式,此方法快捷,但準(zhǔn)確度不高。還用有限元軟件分析齒輪的強(qiáng)度,結(jié)果表明在α=90°處,單齒最大的彎曲應(yīng)力為5.72e7Pa,在α = 15°處,最大接觸應(yīng)力為4.8e6Pa。單齒嚙合與多齒嚙合的計算方法方法得到的結(jié)果偏大,但在設(shè)計校核齒輪的承載能力時,此研究提供了較快、較節(jié)省計算資源的方法。分析了分段變形橢圓齒輪的運動學(xué)性質(zhì),主要研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對角速度、角加速度的影響。結(jié)果表明偏心率越大,從動齒輪的角速度和角加速度變化幅度都增大;變形系數(shù)為1時,齒輪傳動較平穩(wěn),變形系數(shù)偏離1越大,角速度、角加速度變化幅度越大;當(dāng)齒輪分段數(shù)超過3段且各段變形系數(shù)不相同時,從動輪加速度會有突變。此分析為設(shè)計出合適的齒輪系統(tǒng)提供依據(jù)。用Solidworks軟件、UG(Unigraphics)軟件和ADAMS軟件建立單個分段變形橢圓齒輪和齒輪副幾何模型,并在ANSYS Workbench軟件中建立相應(yīng)的有限元模型。分析了單個齒輪的固有特性,包括前六階固有頻率和振型,并分析處于不同嚙合位置的齒輪副固有頻率,得到固有頻率的變化范圍,提供了一種齒輪副模態(tài)分析的方法。通過研究可以較準(zhǔn)確的分析的齒輪固有振動特性,可為結(jié)構(gòu)優(yōu)化和噪聲控制打下基礎(chǔ)。
[Abstract]:Segmented deformed elliptical gears have the advantages of high transmission efficiency, large torque and compact structure, and can also realize variable transmission ratio motion and variable speed ratio movement. They are used in various kinds of machinery, such as machine tools, agricultural machinery, pumps, etc. It has a broad application prospect. In this paper, the polar coordinate expression of segment curve of multi-segment deformed elliptic gear is given, the joint curve expression of common gear is given, and the polar coordinate expression of two-stage and three-segment deformed elliptic gear is given. It lays a foundation for the subsequent geometric modeling and analysis and calculation as well as for the design and machining of segmented deformed elliptical gears. The mathematical models of rack cutter and gear shaper cutter are established respectively. Through the secondary development of Solidworks, the position of tooth cutter is controlled by VBA language, and the elliptical gear billet with segmental deformation is cut off, and the three dimensional model is obtained. The force of the gear pair is analyzed, the force of the whole gear pair is analyzed first, then the force of the single gear is analyzed, and the force of the gear tooth is obtained, which lays the foundation for the strength check of the gear. Combined with the strength analysis method of cylindrical gear, the formula of bending stress and contact stress of elliptical gear with segmental deformation is obtained by modifying it. This method is quick, but the accuracy is not high. The results show that the maximum bending stress is 5.72e7Paat 偽 = 90 擄, and the maximum contact stress is 4.8e6Paat 偽 = 15 擄. The results of single-tooth meshing and multi-tooth meshing are on the large side, but in designing and checking the bearing capacity of gears, this research provides a faster and less computational method. The kinematic properties of segmented deformed elliptical gears are analyzed, and the influence of structural parameters on angular velocity and angular acceleration is studied. The results show that the greater the eccentricity, the greater the angular velocity and angular acceleration of the driven gear, the more stable the gear transmission is when the deformation coefficient is 1, the bigger the deformation coefficient deviates from 1, the greater the angular velocity and the angular acceleration change. When the gear segment number is more than 3 segments and the deformation coefficient of each segment is different, the acceleration of the drive wheel will have a sudden change. This analysis provides the basis for the design of suitable gear system. The geometric model of single segment deformed elliptical gear and gear pair is established by using Solidworks software, UG (Unigraphics) and ADAMS software and the corresponding finite element model is established in ANSYS Workbench software. The inherent characteristics of a single gear, including the first six natural frequencies and modes, are analyzed, and the natural frequencies of gear pairs in different meshing positions are analyzed. The range of natural frequencies is obtained, and a method for modal analysis of gear pairs is provided. By studying the inherent vibration characteristics of gears which can be accurately analyzed, it can lay a foundation for structural optimization and noise control.
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH132.41

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本文編號：2294327