【摘要】：齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的研究對(duì)系統(tǒng)的性能和可靠性有著重要影響。盡管目前對(duì)于齒輪動(dòng)力學(xué)的研究已經(jīng)比較成熟,但是大部分研究都是以齒輪模型為基礎(chǔ)。齒輪模型通常沒有考慮真實(shí)齒廓的接觸情況,對(duì)齒輪接觸計(jì)算過于簡化,因此會(huì)降低動(dòng)力學(xué)計(jì)算的準(zhǔn)確性。而輪齒是齒輪嚙合的基本單元。以輪齒模型作為基礎(chǔ)模塊,并考慮真實(shí)齒廓的接觸過程,才能準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性。因此,本文以漸開線直齒輪為研究對(duì)象,對(duì)基于輪齒接觸模型的齒輪動(dòng)力學(xué)建模方法以及動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究。考慮漸開線輪齒嚙合的基本原理,得到基于距離檢測(cè)的輪齒動(dòng)態(tài)接觸算法。運(yùn)用該接觸算法和赫茲接觸模型,并綜合考慮輪齒時(shí)變嚙合剛度、阻尼、摩擦和齒輪側(cè)隙等非線性因素,建立漸開線輪齒動(dòng)態(tài)接觸模型。研究多輪齒嚙合的計(jì)算方法,并基于Adams Subroutine二次開發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)輪齒接觸模塊和多齒接觸模塊的集成,最終建立齒輪動(dòng)態(tài)接觸模型。分析在給定工況下一對(duì)外嚙合和內(nèi)嚙合齒輪動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和動(dòng)態(tài)接觸力特性,并根據(jù)理論計(jì)算初步驗(yàn)證模型。另一方面,通過輪齒動(dòng)態(tài)接觸力的大小和嚙合點(diǎn)的位置,計(jì)算齒根動(dòng)態(tài)彎曲應(yīng)力。分析不同阻尼比和負(fù)載對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響,并對(duì)接觸參數(shù)的選取進(jìn)行討論。以驗(yàn)證仿真模型為目的,完成齒輪動(dòng)態(tài)彎曲應(yīng)力實(shí)驗(yàn)的原理設(shè)計(jì),提出通過測(cè)量齒根動(dòng)態(tài)彎曲應(yīng)力實(shí)現(xiàn)間接驗(yàn)證仿真動(dòng)態(tài)接觸力的方法。考慮傳感器的布置和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體結(jié)構(gòu);基于數(shù)據(jù)采集設(shè)備和Lab VIEW,搭建實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。在不同工況下對(duì)齒輪進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩以及動(dòng)態(tài)彎曲應(yīng)力等數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)測(cè)試的齒根動(dòng)態(tài)彎曲應(yīng)力和仿真計(jì)算的動(dòng)態(tài)彎曲應(yīng)力在數(shù)值大小和變化趨勢(shì)上基本相同,從而驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH132.413
【圖文】：

常用的方式是通過電阻應(yīng)變片測(cè)量齒根彎曲應(yīng)變。Oswald[54]測(cè)動(dòng)系統(tǒng)的行星齒輪的彎曲應(yīng)力。該傳動(dòng)系統(tǒng)的功率超過了 2200K超過了 700MPa，為大功率傳動(dòng)系統(tǒng)彎曲應(yīng)力的測(cè)試提供了重要在齒根粘貼應(yīng)變片測(cè)試了一對(duì)塑料直齒輪的齒根彎曲應(yīng)力，并元計(jì)算結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者吻合得比較好，仿真結(jié)果比實(shí)驗(yàn)結(jié)果大等搭建了直齒輪應(yīng)力測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示，并借助 N和 LabVIEW 軟件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集功能，測(cè)量了不同工況下應(yīng)變有限元仿真驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。結(jié)果表明，該方法能夠比彎曲應(yīng)力。國內(nèi)學(xué)者也做過很多齒根彎曲應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)研究。周長江等[摩擦的齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算公式。該公式考慮了節(jié)點(diǎn)處摩擦力的方驗(yàn)對(duì)該公式進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的彎曲應(yīng)力比計(jì)算結(jié)動(dòng)載系數(shù)的影響則二者的偏差在 10%以內(nèi)。文獻(xiàn)[58]、[59]詳細(xì)曲應(yīng)力實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為后人在實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)工況選擇上都提供了寶貴的參考。

圖 2-11 交點(diǎn)編號(hào)每一個(gè)交點(diǎn) Ai的橫坐標(biāo)通過式（2-67）計(jì)算。tan tan ( )ik ipx t —節(jié)點(diǎn)的縱坐標(biāo)；—節(jié)點(diǎn)壓力角。，Bj橫坐標(biāo)通過式（2-68）計(jì)算。tan tan ( )jk ipx t 何關(guān)系可得，對(duì)于某輪齒 i，與其嚙合的輪齒 j 對(duì)應(yīng)的交點(diǎn) Bj位點(diǎn)(即左側(cè)距離最近的點(diǎn))。表達(dá)成數(shù)學(xué)語言為：j 1 i 1jx x x 可以得到第 i 號(hào)輪齒所對(duì)應(yīng)的 j 號(hào)輪齒。此處通過排序程序?qū)崳瑢⑤嘄X i 和 j 通過式（2-67）和（2-68）轉(zhuǎn)換成角度，傳遞到能計(jì)算出該對(duì)輪齒的動(dòng)態(tài)接觸力。至此，通過多齒接觸計(jì)算程齒接觸模型到齒輪模型的集成。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李迪;吳光強(qiáng);吳虎威;;變速器齒輪敲擊的多體動(dòng)力學(xué)建模及分析[J];機(jī)械傳動(dòng);2015年12期

2 董健;胡亮;程志學(xué);柳亦兵;;風(fēng)電機(jī)組齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)建模與動(dòng)力學(xué)特性仿真分析[J];噪聲與振動(dòng)控制;2015年03期

3 孫永厚;肖威;黃美發(fā);胡汝凱;;基于移動(dòng)最小二乘法的漸開線齒輪齒廓曲線擬合方法[J];中國機(jī)械工程;2014年22期

4 黃孝慈;;基于SIMPACK的多級(jí)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性分析[J];機(jī)械傳動(dòng);2014年09期

5 曹利新;董雷;曹京京;;平面曲線間Hausdorff距離計(jì)算[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年02期

6 常樂浩;劉更;鄭雅萍;丁云飛;;一種基于有限元法和彈性接觸理論的齒輪嚙合剛度改進(jìn)算法[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2014年03期

7 馬雅麗;喬福瑞;;ANSYS精確建模的含齒形誤差齒輪接觸特性研究[J];機(jī)械傳動(dòng);2013年11期

8 吳勇軍;王建軍;;一種考慮齒輪副連續(xù)嚙合過程的接觸有限元?jiǎng)恿W(xué)分析方法[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2013年05期

9 唐進(jìn)元;陳興明;羅才旺;;考慮齒向修形與安裝誤差的圓柱齒輪接觸分析[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年05期

10 唐進(jìn)元;劉艷平;;直齒面齒輪加載嚙合有限元仿真分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 黃超;少齒差行星減速器動(dòng)態(tài)特性分析及非線性振動(dòng)研究[D];重慶大學(xué);2013年

2 陳思雨;圓柱齒輪傳動(dòng)齒面形狀與非線性特性關(guān)聯(lián)規(guī)律分析及實(shí)驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2012年

3 安永東;大扭矩封閉試驗(yàn)系統(tǒng)加載器研制及其均載特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

4 趙永強(qiáng);艦船用大功率兩級(jí)串聯(lián)混合行星傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 石興磊;乘用車變速器齒輪齒根彎曲應(yīng)力測(cè)試及建模分析[D];吉林大學(xué);2015年

2 夏永;基于ADAMS的風(fēng)電齒輪箱動(dòng)力學(xué)仿真分析[D];大連理工大學(xué);2014年

3 張敏;直齒圓柱齒輪齒根應(yīng)力計(jì)算與動(dòng)態(tài)測(cè)試[D];湖南大學(xué);2012年

4 侯海波;MW級(jí)風(fēng)電機(jī)組動(dòng)力學(xué)性能仿真分析研究[D];重慶大學(xué);2012年

5 李松;齒輪動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差高精度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[D];中南大學(xué);2011年

6 李亞鵬;齒輪時(shí)變嚙合剛度改進(jìn)算法及剛度激勵(lì)研究[D];大連理工大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2740725