【摘要】：弧齒錐齒輪是實現(xiàn)相交軸或相錯軸傳動的重要元件,具有高重合度、高承載能力、低噪聲以及傳動平穩(wěn)等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于航天航空、船舶、車輛、機床等裝備的傳動系統(tǒng)。輪齒折斷與齒面點蝕是其主要失效形式,因此承載能力計算及其試驗研究顯得尤為重要。本文基于ISO與AGMA的弧齒錐齒輪強度計算標(biāo)準(zhǔn),分別計算了齒面接觸與齒根彎曲強度,并與齒輪接觸有限元分析結(jié)果和齒根彎曲應(yīng)力的試驗測試結(jié)果進行對比�；谟邢拊佑|分析結(jié)果與齒根彎曲應(yīng)力試驗測試值,采用多島遺傳算法對無潤滑與油潤滑狀態(tài)下弧齒錐齒輪齒面的摩擦系數(shù)計算。主要研究內(nèi)容有:1、弧齒錐齒輪幾何建模�；谇蛎鏉u開線形成原理和齒輪展成加工方法推導(dǎo)齒廓曲線方程與節(jié)線方程。對上述方程進行數(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)分別對弧齒錐齒輪的齒面接觸強度與齒根彎曲強度進行計算,比較兩種強度計算標(biāo)準(zhǔn)的差別,分析兩種標(biāo)準(zhǔn)中各設(shè)計量與修正系數(shù)的定義方法、取值及其對輪齒強度的影響;探討傳動比、模數(shù)、螺旋角等設(shè)計參數(shù)對齒輪承載能力的影響。結(jié)果表明,兩種標(biāo)準(zhǔn)下的接觸與彎曲強度計算結(jié)果有較大的差異。開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)計算結(jié)果比較接近。3、弧齒錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力測試方法。根據(jù)弧齒錐齒輪承載能力以及實驗要求進行齒根彎曲應(yīng)力測試方案設(shè)計以及試驗臺設(shè)計。依據(jù)齒根彎曲應(yīng)力測試原理在從動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軟件平臺完成了對齒根彎曲應(yīng)力的測試。4、齒根彎曲應(yīng)力測試結(jié)果分析。對試驗測得的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)進行時域平均法處理,并將測試結(jié)果與上述兩種方法得到計算值進行對比,結(jié)果表明實驗測試值比齒輪標(biāo)準(zhǔn)以及有限元計算值均要大。利用有限元軟件計算不同摩擦系數(shù)下弧齒錐齒輪齒根應(yīng)力大小,并與試驗測試獲得的齒根應(yīng)力值建立目標(biāo)函數(shù),通過遺傳算法計算無潤滑和油潤滑狀態(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH132.41
【圖文】：

圖 2.2 球面漸開線形成原理于計算，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�；【� EF 為球面漸開線的一部起點，點 E 為漸開線上任一點，延長 OF 交平面 O1平面于點A，點 G 為點 F 在平面 O1上的投影�；鶊A錐的母線長為 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物圖如圖2.9 所示。(a) 幾何模型 (b) 實物圖圖 2.9 弧齒錐齒輪幾何裝配模型及實物圖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開線形成原理推導(dǎo)了弧齒錐齒輪工作齒廓曲線；根據(jù)齒輪加工方法推導(dǎo)了齒面節(jié)線方程；以此推導(dǎo)了齒輪的工作齒面方程。利用 MATLAB 編程對工作齒面數(shù)據(jù)點離散，導(dǎo)入 CATIA 軟件進行曲線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 弧齒錐齒輪試驗臺4.2 齒根彎曲應(yīng)力測試原理齒根動態(tài)應(yīng)力測試原理：通過計算機上的軟件控制變頻柜進而控制電機的轉(zhuǎn)速帶動齒輪箱工作，齒輪箱兩端分別接入輸入/輸出傳感器，用來測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)測得到的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩。貼在齒根危險截面附近的電阻應(yīng)變片因為齒輪受載發(fā)生拉伸變形，信號經(jīng)高速滑環(huán)傳到數(shù)據(jù)采集卡 NI SCXI 1314 和機箱 NI SCXI 1520 把測得的數(shù)據(jù)傳到計算機，計算機通過轉(zhuǎn)換器對測得的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號得出齒根彎曲應(yīng)力值。由于試驗測試齒根彎曲應(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;2015年06期

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

3 吳昌林;呂云霏;;ISO與AGMA漸開線圓柱齒輪強度計算標(biāo)準(zhǔn)的比較[J];中國機械工程;2011年12期

4 李源;韓旭;葉南海;袁杰紅;;減速器弧齒錐齒輪動態(tài)嚙合疲勞強度研究[J];湖南大學(xué)學(xué)報(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)的測量方法及其在數(shù)值模擬中的應(yīng)用[J];塑性工程學(xué)報;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設(shè)計[J];機械工程學(xué)報;2007年08期

7 鄧效忠,方宗德,魏冰陽,楊宏斌;高重合度弧齒錐齒輪的性能分析與實驗研究[J];航空動力學(xué)報;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)力計算與優(yōu)化[J];航空動力學(xué)報;2002年03期

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

10 吳訓(xùn)成,毛世民,吳序堂;點嚙合齒面主動設(shè)計研究[J];機械工程學(xué)報;2000年04期

相關(guān)會議論文 前1條

1 鄧效忠;方宗德;魏冰陽;;高重合度弧齒錐齒輪的接觸應(yīng)力與彎曲應(yīng)力分析[A];中國工程機械學(xué)會2003年年會論文集[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)計理論及實驗研究[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度計算與嚙合特性分析[D];湖南大學(xué);2017年

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

本文編號：2794729