【摘要】： 弧齒錐齒輪由于摩擦生成熱引起齒面溫度過高,從而導(dǎo)致齒輪發(fā)生膠合破壞。而輪齒上存在的不均勻的溫度場(chǎng)不僅引起齒輪的熱彈性變形,產(chǎn)生附加的熱應(yīng)力,而且還會(huì)造成齒輪傳動(dòng)間隙的消除,極大地影響弧齒錐齒輪的傳動(dòng)性能、潤(rùn)滑性能和可靠性。隨著弧齒錐齒輪在高速、重載、輕質(zhì)等方面發(fā)展及應(yīng)用,對(duì)弧齒錐齒輪溫度場(chǎng)的研究已成為廣大學(xué)者深入研究的課題。目前對(duì)弧齒錐齒輪的本體溫度分析大多研究其穩(wěn)態(tài)本體溫度場(chǎng),而對(duì)非穩(wěn)態(tài)本體溫度場(chǎng)的研究很少。 本文運(yùn)用理論分析和數(shù)值仿真,將弧齒錐齒輪穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)本體溫度場(chǎng)問題轉(zhuǎn)化為去求解一個(gè)線性代數(shù)方程組。采用有限元方法,探討了弧齒錐齒輪穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)本體溫度場(chǎng)分布。分析了齒輪幾何參數(shù)、載荷、轉(zhuǎn)速和潤(rùn)滑冷卻條件等對(duì)齒輪本體溫度的影響,為研究弧齒錐齒輪的齒面閃溫、熱應(yīng)力、熱變形的修形計(jì)算、抗膠合能力等提供理論依據(jù)。 論文取得的主要工作成果如下:(1)采用變分原理推導(dǎo)了弧齒錐齒輪穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)本體溫度場(chǎng)的泛函,從而利用變分原理將弧齒錐齒輪穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)本體溫度場(chǎng)分析轉(zhuǎn)化為求解一個(gè)線性代數(shù)方程組。(2)在穩(wěn)態(tài)本體溫度場(chǎng)分析中:齒輪的最高溫度區(qū)域分布在齒輪嚙合接觸的中心部位,低溫區(qū)出現(xiàn)在齒輪端面,齒體溫度低于嚙合齒面而高于齒端溫度。(3)齒輪溫度隨轉(zhuǎn)速、載荷和潤(rùn)滑油溫度的增大而增加,但溫度場(chǎng)的分布狀況不變,齒輪最大本體溫度隨著齒寬、模數(shù)增加而升高,在高速重載的情況下溫度變化更加明顯,但不影響齒輪的溫度場(chǎng)分布狀況。(4)在非穩(wěn)態(tài)本體溫度場(chǎng)分析中:齒輪本體溫度隨時(shí)間變化而急劇上升,除了齒面最高溫度隨時(shí)間變化而增大外,最高溫度區(qū)域范圍擴(kuò)大并進(jìn)一步向齒頂移動(dòng)。齒輪最高溫度處溫升隨載荷、轉(zhuǎn)速、齒寬的增大而增加,隨模數(shù)的增大而減少。
【圖文】：

輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈中，各個(gè)輪齒參與嚙合的時(shí)間較之齒輪溫度分布狀態(tài)發(fā)生變化所需時(shí)間短得多，，因此可以認(rèn)為每個(gè)輪齒的溫度分布情況是相同的�？紤]到齒輪輪毅部分溫度變化不大，所以有限元模型是基于圖2.1所示的輪齒部分及齒根圓以下2倍模數(shù)內(nèi)的區(qū)域而建立的。弧齒錐齒輪齒輪本體溫度場(chǎng)分布除應(yīng)由方程(2.19)來確定外，還要符合下列邊界條件(見圖2.1)。在嚙合工作齒面(n區(qū))上:一k絲伽二aKT一TO)一q (2.21)在齒根、齒頂及非嚙合工作齒面上(漚):，日T，~~、一k蘭立=a式T一T。)加 (2.22)在齒輪端面(:區(qū)):_k絲=as(T一Tl伽 (2.23)在輪齒下部分截面(d區(qū)):絲=o伽 (2.24)在分齒截面(p、q區(qū)):

在搖臺(tái)與輪坯運(yùn)動(dòng)過程中，刀具在搖臺(tái)上的切削運(yùn)動(dòng)軌跡必須與產(chǎn)形輪上的齒線型式相吻合。因此，刀盤在搖臺(tái)上的位置及運(yùn)動(dòng)軌跡是唯一的。在普通銑床上加工弧齒錐齒輪，刀盤中心和夾具間的安裝位置如圖4.3所示。刀具安裝位置為:V=R。·eos刀。(4.16)H=L二一R。。sin盡一互(4.17)式中:R。為刀盤的半徑;聲。為中點(diǎn)螺旋角;o點(diǎn)為轉(zhuǎn)盤中心;L，為節(jié)錐距;b為齒寬。4.2弧齒錐齒輪參數(shù)化模型的建立參數(shù)化是指用幾何約束、數(shù)學(xué)方程與關(guān)系來表征模型的形狀特征。特征是指面向應(yīng)用的、攜帶一定工程信息并確定幾何拓?fù)潢P(guān)系的一組幾何元素所構(gòu)成的參數(shù)化形狀模型，它是參數(shù)化建模的關(guān)鍵要素[42]。參數(shù)化建模的基本原理如圖4.2所示。
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2608764