【摘要】：雙曲型法向圓弧齒輪傳動是將圓弧齒廓的應用拓展至交錯軸傳動而發(fā)展出的新型傳動技術。它不僅繼承了平行軸圓弧齒輪傳動的一般優(yōu)點,而且在交錯軸傳動中還具備以下優(yōu)勢:重合度較大、誤差敏感性低、傳動比跨度大等。前期研究解決了雙曲型法向圓弧齒輪的嚙合原理、齒形參數(shù)設計準則和加工工藝等問題,為后續(xù)研究奠定了理論基礎。對于尚處在理論探索階段的新型齒輪而言,雙曲型法向圓弧齒輪的傳動性能,如承載能力、振動特性以及工作壽命等,直接影響其潛在的應用前景,而輪齒在載荷作用下的應力應變表現(xiàn)也是影響這些傳動性能的重要因素。為了揭示雙曲型法向圓弧齒輪的應力應變與設計參數(shù)之間的關系,本研究在齒廓點嚙合化設計的基礎上,利用有限元法來探尋輪齒應力應變的變化規(guī)律,為這種齒輪的優(yōu)化設計與健康診斷提供指導方向。本文的主要工作內(nèi)容如下:(1)根據(jù)雙曲型法向圓弧齒輪嚙合原理,從齒廓失配共軛思想出發(fā)給出雙曲型法向圓弧齒輪點接觸副的設計方法,推導齒面準線的矢徑方程,確定齒輪副完整的齒面方程,分析齒面的幾何學特性,推算共軛齒面的誘導曲率。(2)以赫茲接觸理論為指導,確定齒面間瞬時接觸域,并在計算瞬時載荷力的基礎上,推導齒面理論接觸應力的計算公式;進行雙曲型法向圓弧齒輪副有限元接觸模型的求解,將仿真結果與理論計算結果比較,驗證有限元法的可行性。(3)分別基于齒面和基于齒面準線來分析輪齒間的相對滑動情況,推導基于齒面準線的滑動率公式,在數(shù)值計算的基礎上揭示滑動率的變化規(guī)律,分析雙曲型法向圓弧齒輪副的滑動特性。(4)考慮齒數(shù)、模數(shù)、齒形半徑差、壓力角和齒根過渡圓弧半徑等設計參數(shù)的影響,利用有限元法考查不同嚙合位置處齒輪副在載荷和約束的作用下齒面接觸應力、齒根彎曲應力和輪齒應變,探尋主要設計參數(shù)對輪齒應力與應變的影響規(guī)律。綜上所述,本文在精準建立雙曲型法向圓弧齒輪點接觸副有限元模型的基礎上,分析討論了齒輪副主要設計參數(shù)對輪齒應力、應變的影響規(guī)律。研究結論將為雙曲型法向圓弧齒輪副的結構優(yōu)化設計與健康診斷提供重要的理論參考。
【學位授予單位】：南通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH132.41
【圖文】：

究的內(nèi)容還很豐富。基于雙曲型法向圓弧齒輪的理論基礎，結合上述研究方法，本課題將基于有限元法建立雙曲型法向圓弧齒輪副的有限元接觸模型，分析其主要設計參數(shù)對齒面間應力與應變的影響規(guī)律。1.3 主要研究內(nèi)容及技術路線本課題以雙曲型法向圓弧齒輪為研究對象，在齒廓點嚙合化設計的基礎上，確定齒輪全齒廓的數(shù)學模型，開展共軛齒面的誘導曲率分析；結合赫茲接觸理論，推導齒面接觸應力的計算公式；考慮主要設計參數(shù)的影響，求解多對齒輪副的接觸有限元模型，分析齒輪副在嚙合過程中齒根彎曲應力、齒面接觸應力與應變的變化規(guī)律。本文的主要內(nèi)容分為以下兩點：（1）分析雙曲型法向圓弧齒輪齒面的幾何學特性，求解共軛齒面的誘導曲率，在赫茲接觸理論的基礎上推導齒面理論接觸應力公式；（2）對不同設計參數(shù)下雙曲型法向圓弧齒輪的接觸有限元模型進行計算求解，分析不同設計參數(shù)對齒輪副齒根彎曲應力、齒面接觸應力與應變的影響。本課題的具體技術路線為：

2.1 齒廓數(shù)學模型2.1.1 齒輪坐標系雙曲型法向圓弧齒輪是用于傳遞相互垂直的交錯軸之間的力和運動。如圖2.1所示，在小齒輪準面喉圓的圓心1O 處建立小齒輪坐標系 1111O XYZ,坐標軸方向的單位矢量標架為 1111O ijk。其中，1X 的方向由1O 指向2O ，1Z 為小齒輪的回轉軸位置。類似地，設置大齒輪坐標系為 2222O XYZ，坐標軸的方向單位矢量標架為 2222O ijk。這里，2X 的方向由2O 指向1O ，2Z 為大齒輪的回轉軸位置。經(jīng)分析

南通大學碩士學位論文( ) 2( ) 1 1 1 1 1 1 112 2 21( )2 1 1 1 12( ) ( ) ( ) 1 1 1 1 1 1 13 1 22 2 21sin ( ) cos (cos ( ) sin )=cos ( sin )sin ( ) coscos ( ) sin (cos ( ) sin )cos ( sin )rp Pppp p pdds R e e kee e ke e ke e e（2.9）這里，小齒輪準線的弧微分pds 為：( ) 2 2 21 1 1 1cos ( sin )rp Pds d R d R （2.10）(t)

【參考文獻】

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1 胡小舟;劉少軍;彭杰;;直升飛機主減速器傳動軸穩(wěn)態(tài)熱分析[J];中南大學學報(自然科學版);2015年12期

2 陳厚軍;居志蘭;張小萍;史冬荷;劉健;;雙曲型法向圓弧齒輪副的點嚙合設計與嚙合效率[J];機械設計與研究;2015年06期

3 鄭建輝;施曉春;何衛(wèi)東;;基于APDL的機車牽引齒輪齒廓修形分析[J];大連交通大學學報;2015年06期

4 蘇德瑜;羅善明;王建;;微線段環(huán)形齒球齒輪傳動的齒面接觸分析[J];機械科學與技術;2015年12期

5 肖望強;李威;;基于雙壓力角輕量化設計的弧齒錐齒輪接觸應力分析與試驗[J];機械工程學報;2015年23期

6 陳厚軍;蔡雄;張小萍;瞿暢;;雙曲型法向圓弧齒輪的瞬時接觸域分析[J];機械設計;2015年04期

7 張小萍;蔡雄;楊文祥;陳厚軍;;雙曲型法向圓弧齒輪的設計與運動仿真[J];機械傳動;2014年12期

8 柴歡;陳亮亮;秦春節(jié);胡夏夏;;大功率船用齒輪箱斜齒輪的有限元接觸研究[J];機電工程;2012年12期

9 張福星;鄭源;汪清;李杰;徐素紅;辛華榮;吳忠;;基于ANSYS Workbench的深溝球軸承接觸應力有限元分析[J];機械設計與制造;2012年10期

10 吳勇軍;王建軍;韓勤鍇;李其漢;;基于接觸有限元分析的斜齒輪齒廓修形與實驗[J];航空動力學報;2011年02期

本文編號：2784254