【摘要】：弧齒錐齒輪是實(shí)現(xiàn)相交軸或相錯(cuò)軸傳動(dòng)的重要元件,具有高重合度、高承載能力、低噪聲以及傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航天航空、船舶、車(chē)輛、機(jī)床等裝備的傳動(dòng)系統(tǒng)。輪齒折斷與齒面點(diǎn)蝕是其主要失效形式,因此承載能力計(jì)算及其試驗(yàn)研究顯得尤為重要。本文基于ISO與AGMA的弧齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),分別計(jì)算了齒面接觸與齒根彎曲強(qiáng)度,并與齒輪接觸有限元分析結(jié)果和齒根彎曲應(yīng)力的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比�；谟邢拊佑|分析結(jié)果與齒根彎曲應(yīng)力試驗(yàn)測(cè)試值,采用多島遺傳算法對(duì)無(wú)潤(rùn)滑與油潤(rùn)滑狀態(tài)下弧齒錐齒輪齒面的摩擦系數(shù)計(jì)算。主要研究?jī)?nèi)容有:1、弧齒錐齒輪幾何建模�；谇蛎鏉u開(kāi)線(xiàn)形成原理和齒輪展成加工方法推導(dǎo)齒廓曲線(xiàn)方程與節(jié)線(xiàn)方程。對(duì)上述方程進(jìn)行數(shù)值求解,將齒面數(shù)據(jù)導(dǎo)入CATIA創(chuàng)建齒輪的三維模型。2、基于齒輪標(biāo)準(zhǔn)的承載能力計(jì)算與有限元接觸分析。根據(jù)ISO 10300(2014)標(biāo)準(zhǔn)和AGMA 2003-B97標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)弧齒錐齒輪的齒面接觸強(qiáng)度與齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算,比較兩種強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的差別,分析兩種標(biāo)準(zhǔn)中各設(shè)計(jì)量與修正系數(shù)的定義方法、取值及其對(duì)輪齒強(qiáng)度的影響;探討傳動(dòng)比、模數(shù)、螺旋角等設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)齒輪承載能力的影響。結(jié)果表明,兩種標(biāo)準(zhǔn)下的接觸與彎曲強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果有較大的差異。開(kāi)展弧齒錐齒輪有限元接觸分析,得到齒面接觸應(yīng)力與齒根彎曲應(yīng)力,并將計(jì)算結(jié)果與齒輪標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果比較分析,有限元分析與ISO標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果比較接近。3、弧齒錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力測(cè)試方法。根據(jù)弧齒錐齒輪承載能力以及實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行齒根彎曲應(yīng)力測(cè)試方案設(shè)計(jì)以及試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)。依據(jù)齒根彎曲應(yīng)力測(cè)試原理在從動(dòng)輪凸面齒根部位沿齒寬方向貼片并組橋,基于NI采集系統(tǒng)和Labview軟件平臺(tái)完成了對(duì)齒根彎曲應(yīng)力的測(cè)試。4、齒根彎曲應(yīng)力測(cè)試結(jié)果分析。對(duì)試驗(yàn)測(cè)得的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域平均法處理,并將測(cè)試結(jié)果與上述兩種方法得到計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)測(cè)試值比齒輪標(biāo)準(zhǔn)以及有限元計(jì)算值均要大。利用有限元軟件計(jì)算不同摩擦系數(shù)下弧齒錐齒輪齒根應(yīng)力大小,并與試驗(yàn)測(cè)試獲得的齒根應(yīng)力值建立目標(biāo)函數(shù),通過(guò)遺傳算法計(jì)算無(wú)潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑狀態(tài)下齒輪齒面摩擦系數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41
【圖文】：

圖 2.2 球面漸開(kāi)線(xiàn)形成原理于計(jì)算，在圖 2.2 中建立坐標(biāo)系如圖 2.3 所示，O1是基圓錐底Y 平面表示基圓錐圓心所在平面�；【�(xiàn) EF 為球面漸開(kāi)線(xiàn)的一部起點(diǎn)，點(diǎn) E 為漸開(kāi)線(xiàn)上任一點(diǎn)，延長(zhǎng) OF 交平面 O1平面于點(diǎn)A，點(diǎn) G 為點(diǎn) F 在平面 O1上的投影�；鶊A錐的母線(xiàn)長(zhǎng)為 Rb，∠基錐角 b， =∠EO1A 為圓 O1展成角，φ=∠AOC 為 AF 展成角。記存在以下幾何關(guān)系：sin /costan/ cosb b bb bbbbr RH RAC ROC RCF OC OF OC R

其幾何裝配模型與實(shí)物圖如圖2.9 所示。(a) 幾何模型 (b) 實(shí)物圖圖 2.9 弧齒錐齒輪幾何裝配模型及實(shí)物圖2.3 本章小結(jié)本章介紹了目前弧齒錐齒輪常用的三種幾何建模方法，并比較了不同方法的利弊�；谇蛎鏉u開(kāi)線(xiàn)形成原理推導(dǎo)了弧齒錐齒輪工作齒廓曲線(xiàn)；根據(jù)齒輪加工方法推導(dǎo)了齒面節(jié)線(xiàn)方程；以此推導(dǎo)了齒輪的工作齒面方程。利用 MATLAB 編程對(duì)工作齒面數(shù)據(jù)點(diǎn)離散，導(dǎo)入 CATIA 軟件進(jìn)行曲線(xiàn)與曲面擬合等得到輪齒凹、凸面。建立弧齒錐齒輪齒頂曲面、齒根曲面及過(guò)渡曲面，最終建立弧齒錐齒輪齒輪的幾何模型，為弧齒錐齒輪的有限元接觸分析提供了幾何模型。

圖 4.4 弧齒錐齒輪試驗(yàn)臺(tái)4.2 齒根彎曲應(yīng)力測(cè)試原理齒根動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試原理：通過(guò)計(jì)算機(jī)上的軟件控制變頻柜進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)齒輪箱工作，齒輪箱兩端分別接入輸入/輸出傳感器，用來(lái)測(cè)量齒輪箱輸入和輸出的轉(zhuǎn)速以及所受轉(zhuǎn)矩，效率儀與傳感器配套使用以顯示傳感器監(jiān)測(cè)得到的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩。貼在齒根危險(xiǎn)截面附近的電阻應(yīng)變片因?yàn)辇X輪受載發(fā)生拉伸變形，信號(hào)經(jīng)高速滑環(huán)傳到數(shù)據(jù)采集卡 NI SCXI 1314 和機(jī)箱 NI SCXI 1520 把測(cè)得的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)換器對(duì)測(cè)得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)得出齒根彎曲應(yīng)力值。由于試驗(yàn)測(cè)試齒根彎曲應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值較小且敏感，并且容易受溫度和誤差的影響。為減少其他方面的誤差，需要嚴(yán)格要求應(yīng)變片、橋路以及傳感器等方面的的選擇。4.2.1 選片與組橋

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 侯祥穎;方宗德;鄧效忠;蔡香偉;寧程豐;;弧齒錐齒輪有限元建模與接觸分析[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2015年06期

2 袁杰紅;林澤錦;;弧齒錐齒輪摩擦功率損失計(jì)算[J];國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年05期

3 吳昌林;呂云霏;;ISO與AGMA漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的比較[J];中國(guó)機(jī)械工程;2011年12期

4 李源;韓旭;葉南海;袁杰紅;;減速器弧齒錐齒輪動(dòng)態(tài)嚙合疲勞強(qiáng)度研究[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年06期

5 田成達(dá);唐鼎;李大永;彭穎紅;;一種摩擦系數(shù)的測(cè)量方法及其在數(shù)值模擬中的應(yīng)用[J];塑性工程學(xué)報(bào);2008年05期

6 曹雪梅;方宗德;張金良;鄧效忠;;弧齒錐齒輪的齒面主動(dòng)設(shè)計(jì)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2007年08期

7 鄧效忠,方宗德,魏冰陽(yáng),楊宏斌;高重合度弧齒錐齒輪的性能分析與實(shí)驗(yàn)研究[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2003年06期

8 周彥偉,方宗德,鄧效忠;航空弧齒錐齒輪齒面接觸應(yīng)力計(jì)算與優(yōu)化[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2002年03期

9 方宗德,楊宏斌,周彥偉,鄧效忠;高速弧齒錐齒輪動(dòng)態(tài)嚙合質(zhì)量?jī)?yōu)化[J];航空學(xué)報(bào);2001年01期

10 吳訓(xùn)成,毛世民,吳序堂;點(diǎn)嚙合齒面主動(dòng)設(shè)計(jì)研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2000年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 鄧效忠;方宗德;魏冰陽(yáng);;高重合度弧齒錐齒輪的接觸應(yīng)力與彎曲應(yīng)力分析[A];中國(guó)工程機(jī)械學(xué)會(huì)2003年年會(huì)論文集[C];2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 鄧效忠;高重合度弧齒錐齒輪的設(shè)計(jì)理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 李作東;含摩擦弧齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算與嚙合特性分析[D];湖南大學(xué);2017年

2 鄭光澤;齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化分析研究[D];重慶大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2794729