【摘要】：弧齒錐齒輪因具有傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高、承載能力強(qiáng)、噪聲低等優(yōu)點(diǎn),已在汽車(chē)、航空航天、石油、化工等諸多領(lǐng)域中代替直齒錐齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)相交軸間的運(yùn)動(dòng)傳遞。在許多關(guān)鍵傳動(dòng)部件,例如汽車(chē)后橋主減速器中,弧齒錐齒輪往往長(zhǎng)時(shí)間處于非標(biāo)準(zhǔn)安裝、高速、重載、沖擊等復(fù)雜多變的工作環(huán)境,若能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)齒輪的實(shí)際嚙合傳動(dòng)規(guī)律對(duì)于高強(qiáng)度、輕質(zhì)量、長(zhǎng)壽命齒輪的設(shè)計(jì)與研制具有重要的指導(dǎo)意義。同時(shí)弧齒錐齒輪齒廓形狀為復(fù)雜的球面漸開(kāi)線,齒面也為不規(guī)則的空間曲面,三維幾何精確建模較為困難,導(dǎo)致其嚙合仿真分析以及局部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)研究工作難以開(kāi)展和深入。因此,研究弧齒錐齒輪參數(shù)化精確設(shè)計(jì)方法及其嚙合傳動(dòng)規(guī)律對(duì)于該齒輪的發(fā)展和應(yīng)用具有重要意義。 本文根據(jù)弧齒錐齒輪的嚙合原理和加工過(guò)程,在Pro/E軟件環(huán)境下,采用球面漸開(kāi)線齒廓方程,建立了弧齒錐齒輪的三維參數(shù)化精確幾何模型,為其嚙合仿真分析打下了基礎(chǔ)。 采用現(xiàn)代有限元模擬仿真技術(shù),在ANSYS軟件中建立了弧齒錐齒輪非線性靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸分析有限元模型,探究了弧齒錐齒輪的嚙合傳動(dòng)規(guī)律,詳細(xì)研究了各類(lèi)安裝誤差對(duì)于弧齒錐齒輪嚙合過(guò)程中齒面接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力、傳動(dòng)誤差、振動(dòng)與噪音、接觸路徑和載荷分配系數(shù)的影響規(guī)律；以及扭矩、轉(zhuǎn)速、摩擦條件等動(dòng)態(tài)因素對(duì)于嚙合接觸應(yīng)力的影響規(guī)律。研究成果為弧齒錐齒輪的修行優(yōu)化設(shè)計(jì)、實(shí)際裝配等提供了理論基礎(chǔ)和有效參考。 采用ANSYS軟件中模態(tài)分析模塊,研究了弧齒錐齒輪齒輪動(dòng)力學(xué)振動(dòng)模態(tài)特性,得到了各階固有頻率和振型,且進(jìn)一步揭示了高轉(zhuǎn)速、各類(lèi)尺寸特征,包括螺旋角、壓力角、徑向變位系數(shù)以及切向變位系數(shù)等因素對(duì)于齒輪模態(tài)特性的影響規(guī)律,為弧齒錐齒輪振動(dòng)模態(tài)特性的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、輸入激勵(lì)的控制提供了理論基礎(chǔ)。 以Visual Basic語(yǔ)言、AutoCAD以及Pro/E為平臺(tái),開(kāi)發(fā)了齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件,實(shí)現(xiàn)了各類(lèi)圓柱、圓錐齒輪的幾何尺寸自動(dòng)計(jì)算,二維工程圖以及三維模型的參數(shù)化建模,為齒輪機(jī)構(gòu)的研究提供了高效、精確的基礎(chǔ)模型。
【圖文】：

己!.主.J.「刁齒輪傳動(dòng)是機(jī)械運(yùn)載系統(tǒng)中最為重要的一種傳動(dòng)形式，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。齒輪機(jī)構(gòu)除了可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，并且與其他傳動(dòng)裝置相比，具有傳動(dòng)效率高、工作可靠性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊、適用的速度和傳遞功率范圍廣等特點(diǎn)。其傳動(dòng)質(zhì)量直接影響或決定著機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量與性能。按照兩齒輪軸線的相對(duì)位置，可將齒輪傳動(dòng)類(lèi)型分為:l)平行軸齒輪傳動(dòng)，其中包括直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、人字齒輪、齒輪及齒條傳動(dòng)，此種傳動(dòng)方式多見(jiàn)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的傳動(dòng)結(jié)構(gòu);2)相交軸錐齒輪傳動(dòng)，主要包括直齒錐齒輪和螺旋錐齒輪，其中前者已在諸如汽車(chē)差速器裝置中得到成熟的應(yīng)用，而后者已越來(lái)越多的在工況條件更為惡劣、復(fù)雜的汽車(chē)后橋主減速器中得到應(yīng)用，如圖l一1所示。

兩個(gè)相互嚙合的圓錐齒輪，只有與圓錐齒輪頂點(diǎn)等距離的各對(duì)應(yīng)點(diǎn)刁‘互相嚙合，即圓錐齒輪齒廓應(yīng)為球面漸開(kāi)線。這是圓錐齒輪副嚙合的基本特點(diǎn)。圖2一2為一個(gè)基圓錐OAB在圓平面OP，Q上做純滾動(dòng)時(shí)的情形。基圓錐上任一點(diǎn)，例如尸點(diǎn)與圓錐頂點(diǎn)口的距離保持不變，基圓錐OAB與圓平面OP口進(jìn)行純滾動(dòng)時(shí)，尸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡矛必在以。為球心、oP一R為半徑的球面上。尸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡尸P‘是一條球面上的曲線，，將其稱(chēng)為球面漸開(kāi)線。齒廓面上通過(guò)基圓錐母線oP‘的切平面也必然垂直于平面OP，Q。因此，平面oP譽(yù)就是通過(guò)母線口尸‘的法平面。可見(jiàn)，圓錐齒輪的齒廓面就是由一族相似的球面漸開(kāi)線所組成，其中
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2704409