發(fā)布時(shí)間：2020-04-22 07:33

【摘要】：小傾角齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)通常采用變厚齒輪傳動(dòng),該齒輪同時(shí)存在螺旋角和節(jié)錐角,各軸向截面齒廓的變位系數(shù)沿齒輪軸線依次變化,可實(shí)現(xiàn)相交軸及交錯(cuò)軸間的動(dòng)力傳遞。由于變厚齒輪副齒面接觸形式為點(diǎn)接觸,接觸面積較小、滑動(dòng)速度較大,導(dǎo)致在使用過(guò)程中存在振動(dòng)大、噪聲高、齒面磨損嚴(yán)重等問(wèn)題。因此,開(kāi)展小傾角齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)嚙合特性分析及動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化,對(duì)改善齒輪箱動(dòng)力學(xué)性能,具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)小傾角齒輪傳動(dòng)系統(tǒng),開(kāi)展變厚齒輪副建模及動(dòng)力接觸分析、嚙合剛度計(jì)算及影響因素研究、傳動(dòng)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)仿真和動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化。論文的主要研究工作如下:(1)基于齒條刀具齒面方程,應(yīng)用齒輪嚙合原理,構(gòu)造了被加工齒輪與產(chǎn)形齒條的嚙合方程,通過(guò)坐標(biāo)變換得到變厚齒輪的齒面方程,結(jié)合空間幾何關(guān)系,構(gòu)建了變厚齒輪副實(shí)體裝配模型,進(jìn)而在ANSYS/LS-DYNA中建立其有限元模型,通過(guò)對(duì)變厚齒輪副的動(dòng)力接觸分析,研究了齒面動(dòng)態(tài)接觸力、動(dòng)態(tài)應(yīng)力、傳動(dòng)誤差等動(dòng)態(tài)嚙合特性的變化規(guī)律。(2)將變厚齒輪副的齒面接觸橢圓簡(jiǎn)化為長(zhǎng)軸上的接觸線,運(yùn)用材料力學(xué)理論和積分思想推導(dǎo)了變厚齒輪副的嚙合剛度,通過(guò)解析計(jì)算與有限元分析結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了嚙合剛度計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,研究了法向壓力角、節(jié)錐角和外載荷等因素對(duì)變厚齒輪副嚙合剛度的影響。(3)綜合考慮時(shí)變嚙合剛度、齒側(cè)間隙、傳動(dòng)誤差、嚙合阻尼等非線性因素,建立了小傾角齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)多自由度非線性動(dòng)力學(xué)集中參數(shù)模型,采用龍格庫(kù)塔法對(duì)無(wú)量綱化后的動(dòng)力學(xué)方程組進(jìn)行數(shù)值仿真,分析其分岔圖、時(shí)間歷程曲線、相軌跡、龐加萊截面、頻譜圖以及動(dòng)載荷系數(shù)曲線,研究了不同因素對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性的影響。(4)利用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)集中參數(shù)模型,采用諧波平衡法求解系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)微分方程,得到了傳動(dòng)系統(tǒng)各構(gòu)件的振動(dòng)響應(yīng)解析解;以齒輪副基本參數(shù)為設(shè)計(jì)變量,建立了以振動(dòng)加速度均方根值和總體質(zhì)量最小為目標(biāo)的多目標(biāo)混合離散優(yōu)化模型,編寫(xiě)離散優(yōu)化程序,采用分枝定界法求解了最優(yōu)設(shè)計(jì)變量。
【圖文】：

齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于輪齒交替嚙合導(dǎo)致不同嚙合位置的齒面，即存在齒間載荷分配不均的現(xiàn)象，因此有必要對(duì)變厚齒輪進(jìn)究其動(dòng)態(tài)嚙合性能�；邶X條刀具齒面方程，應(yīng)用齒輪嚙合原理，根據(jù)被加工齒輪嚙合關(guān)系，通過(guò)坐標(biāo)變換推導(dǎo)得到變厚齒輪齒面方程；根據(jù)齒系，構(gòu)建了變厚齒輪副實(shí)體裝配模型，，并利用 ANSYS/LS-DYN元分析模型；通過(guò)對(duì)變厚齒輪副進(jìn)行動(dòng)力接觸分析，研究了齒態(tài)應(yīng)力和傳動(dòng)誤差的變化規(guī)律。厚齒輪齒面方程推導(dǎo)條刀具齒面方程 2.1 所示為齒條刀具的法向截面齒廓，直線段刀刃 BC 的矢量方刃 AB 的矢量方程為fnR 。坐標(biāo)系 ( , , )n n n nS X Y Z 固定在刀具截面為刀具的分度平面，n nX Z 平面為刀具的法向?qū)ΨQ(chēng)平面。X

011nzR 具齒廓直線段 BC 中任意一點(diǎn)到 B 點(diǎn)的距離；刀具齒面 Σ 的法向壓力角；——“+”表示刀具的左齒面，“-”表示刀具的右齒圓弧段 AB 在坐標(biāo)系nS 中的方程為：**cos sin( tan cos sin4011fan n nnxfnf nyan n n nnfnzh mRmRh mRρ θ ρ απα ρ α ρ + ± + + = = R 具齒廓圓弧段 AB 中任意一點(diǎn)與 A 點(diǎn)的夾角；刀具圓角半徑。的齒廓方程，通過(guò)建立如圖 2.2 所示的坐標(biāo)系，通過(guò)坐具的齒面方程。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2636308