【摘要】： 根據(jù)齒輪在使用中尖峰載荷引起的齒根應(yīng)力過大從而導(dǎo)致的疲勞斷裂、振動(dòng)噪聲過大問題,本論文提出一種新型超長復(fù)合齒齒輪結(jié)構(gòu)。本論文研究了超長復(fù)合齒齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題、變形問題、齒輪動(dòng)力學(xué)模態(tài)問題以及齒根應(yīng)力問題。 以標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪為例,對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。討論了輪齒漸開線的形成以及漸開線圓柱齒輪正確嚙合和連續(xù)傳動(dòng)條件,以Solidworks為平臺(tái),分別建立標(biāo)準(zhǔn)齒輪,超長齒齒輪三維模型,選擇合適的彈性材料,并進(jìn)行了齒輪系統(tǒng)裝配。 建立齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的非線性模型,分析了不同激勵(lì)類型對齒輪振動(dòng)的影響規(guī)律。 應(yīng)用當(dāng)量齒形法和能量法對開槽單齒進(jìn)行受載變形分析,推導(dǎo)了齒輪彎曲變形公式,研究了開槽深度對輪齒變形的影響。 對齒輪的齒根應(yīng)力不同計(jì)算方法進(jìn)行了研究,推導(dǎo)了嚙合狀態(tài)下齒輪沖擊力的計(jì)算公式,分別計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)齒輪和超長齒齒輪的瞬時(shí)嚙合力。對不同齒輪模型進(jìn)行模態(tài)分析,研究了不同情況下齒輪的前六階固有頻率,得出了不同頻率下的主振型,模擬仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性,并為避免齒輪系統(tǒng)發(fā)生共振提供了依據(jù)。 應(yīng)用ANSYS軟件對不同的齒輪模型進(jìn)行靜態(tài)分析,分別研究了不同情況下標(biāo)準(zhǔn)齒輪和超長復(fù)合齒輪的變形和應(yīng)力的變化,模擬仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH132.41
【圖文】：

較早的齒輪振動(dòng)模型是由W.A.Twpln 在l953年提出的[6]，如圖1-1所示，它是一個(gè)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)。圖中M是齒輪副的等效質(zhì)量，K是齒輪嚙合剛度的平均值。在此基礎(chǔ)上，考慮齒輪嚙合剛度的變化，各項(xiàng)誤差的影響、阻尼的作用等，逐步提出了Richardson模型[7](1958年)， R.Kasuba模型[8](1962年)等。圖1-1 齒輪振動(dòng)模型 圖1-2 齒輪振動(dòng)模型Fig.1-1 Model of gear vibration Fig.1-2 Model of gear vibration其中日本學(xué)者Utagawa在這方面的研究中，作出了卓越貢獻(xiàn)，他提出的齒輪振動(dòng)模型成為以后齒輪動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)的基本模型，如圖1-2所示

[8](1962年)等。圖1-1 齒輪振動(dòng)模型 圖1-2 齒輪振動(dòng)模型Fig.1-1 Model of gear vibration Fig.1-2 Model of gear vibration其中日本學(xué)者Utagawa在這方面的研究中，作出了卓越貢獻(xiàn)，他提出的齒輪振動(dòng)模型成為以后齒輪動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)的基本模型，如圖1-2所示，它還是一個(gè)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，其中M是齒輪副等效質(zhì)量，SX 是外載荷W作用下的靜變形，X是動(dòng)載荷dW 作用下的附加變形[9]。對于普通直齒輪，嚙合剛度與時(shí)間和嚙合對數(shù)有關(guān)系，如圖1-3所示，考慮誤差的作用，按此模型建立的單自由度振動(dòng)的微分方程

動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域，將各種動(dòng)態(tài)過程、激勵(lì)因素、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性統(tǒng)一在一套理論和算法中，較為詳細(xì)地分析了各種動(dòng)態(tài)問題。圖1-3 嚙合剛度和嚙合對數(shù)的關(guān)系Fig.1-3 Ralation of meshing stiffness and meshing number以上研究成果，只是集中討論了齒輪剛度激勵(lì)、誤差激勵(lì)等對齒輪動(dòng)態(tài)特性的影響，而沒有將外載荷作為常量來處理，沒有涉及外載荷的變化形成的激勵(lì)對齒輪動(dòng)態(tài)特性的影響。1965年，德國學(xué)者Bosch[14]使用模擬計(jì)算機(jī)研究齒輪動(dòng)態(tài)特性時(shí)，曾模擬扭矩變化，分析了外載荷變化對齒輪動(dòng)載荷的影響。日本學(xué)者K.SO.TO等人也提出了隨機(jī)外載荷激勵(lì)情況下，齒輪振動(dòng)微分方程的一種近似的解析解法[15]，清華大學(xué)碩士論文[16]，研究了在不穩(wěn)定載荷下齒輪的動(dòng)態(tài)特性

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本文編號(hào)：2772318