【摘要】：人字齒輪是機械傳動系統(tǒng)中重要的組成部分,具有傳動功率大、可靠性高、精度高和承載能力強等優(yōu)點,在航空航天、船舶等重型機械領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在人字齒輪的應用和研究過程中,一直類比和沿用斜齒輪的諸多特性和結(jié)論,至今還沒有專門的人字齒輪技術(shù)規(guī)范。但是研究發(fā)現(xiàn)人字齒輪和斜齒輪在某些方面存在著明顯差異,探索人字齒輪與斜齒輪的獨特差異能夠為人字齒輪的深入研究和應用提供理論指導,為此完成了如下研究分析:首先,構(gòu)造了人字齒廓漸開線及過渡曲線的參數(shù)方程,運用Pro/E軟件建立了精確的人字齒輪三維參數(shù)化模型,并進行了參數(shù)化設(shè)置。只需輸入人字齒輪的基本參數(shù)便可快速、精確地得到相應的漸開線人字齒輪模型,提高了齒輪精確建模的效率,為有限元分析奠定基礎(chǔ)。其次,根據(jù)人字齒輪的動態(tài)嚙合,分析了齒輪接觸線的變化規(guī)律,確定了齒輪接觸線的計算方法。探究了螺旋角對人字齒輪的有效接觸寬度的影響,研究表明不能盲目將人字齒輪等效為斜齒輪進行分析計算。在確定了人字齒輪接觸線長度的基礎(chǔ)上,計算出齒輪接觸面積的變化規(guī)律,分析發(fā)現(xiàn)人字齒輪的接觸面積呈非線性變化,從而為人字齒輪嚙合剛度的分析提供了依據(jù)。進而,運用Weber和有限元方法對人字齒輪的剛度進行了對比分析,發(fā)現(xiàn)兩方法之間相差約1.2%;在分析Velex方法的基礎(chǔ)上提出了改進Velex方法,與Weber方法進行了人字齒輪嚙合剛度的對比分析,僅相差6.8%,說明改進Velex方法分析嚙合剛度的有效性;同時分析了人字齒輪的螺旋角、變位系數(shù)、輪齒寬度等參數(shù)對嚙合剛度的影響;通過對比研究人字齒輪和斜齒輪模型發(fā)現(xiàn),人字齒輪的嚙合剛度是單邊斜齒輪的2.3倍,人字齒輪不可簡單看作是兩組斜齒輪的性能疊加。最后,在分析嚙合齒面相對滑動原理的基礎(chǔ)上,計算了人字齒輪的相對滑動速度和摩擦熱之間的關(guān)系,用有限元方法對齒輪嚙合過程中的摩擦生熱進行了仿真分析。研究了單齒模型溫度場的變化,在穩(wěn)態(tài)熱分析中研究變位系數(shù)對溫度場的影響,發(fā)現(xiàn)正變位有利于減小齒輪傳動產(chǎn)生的摩擦熱。通過熱-結(jié)構(gòu)耦合的方法研究了人字齒輪的熱應力,探究了溫度對齒輪應力的影響,研究發(fā)現(xiàn)人字齒輪與斜齒輪的熱應力分析也存在明顯差異。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH132.41
【圖文】：

年劉增民、劉更等人對齒輪的剛度和齒面載荷的分布進和齒輪嚙合基本理論，提出一種求解人字齒輪剛度和］。２０１１年王成、方宗德等人為了降低人字齒輪傳動過程各種激勵和齒輪修形對人字齒輪動態(tài)特性的影響，并開］。２０１４年王峰、方宗德等人探宄重合度對人字齒輪的非考慮齒輪的嚙合沖擊、齒側(cè)間隙等因素，建立非線性負載一定的條件下，人字齒輪的軸向振動隨著重合度的Ｃｈｅｎ邋Ｓ和Ｔａｎｇ邋Ｊ等人研宄考慮jk向和扭轉(zhuǎn)耦合運動對結(jié)果表明，阻尼對臨界轉(zhuǎn)速影響不大，而偏心質(zhì)量則會年趙寧、王峰等人針對高重合度人字齒輪進行優(yōu)化設(shè)字齒輪的基本設(shè)計參數(shù)及修形參數(shù)，發(fā)現(xiàn)選擇合適的目的２０１５年蔣進科、方宗德和王成通過對人字齒化設(shè)計的研宄，發(fā)現(xiàn)齒廓修形可以有效降低嚙合沖擊、能降低系統(tǒng)振動；齒向修形和軸向竄動的聯(lián)合作用，從

逑南京航空航天大學和重慶大學則專注于直升機減速器傳動系統(tǒng)和行星傳動系逡逑統(tǒng)中關(guān)于人字齒輪的均載特性的研宄，圖１－１所示是直升機主減速器結(jié)構(gòu)。２０１１年逡逑南京航空航天大學的朱增寶、朱如鵬等人針對齒輪誤差對人字齒輪均載特性的影逡逑響進行分析，研究發(fā)現(xiàn)人字齒輪的均載系數(shù)隨安裝誤差的增大而增大［１＾］。２０１３年逡逑朱增寶對人字齒輪傳動系統(tǒng)的動力學特性進行研究，針對齒輪傳動的均載特性及逡逑其非線性進行全面分析［１３：＞。逡逑２０１５年重慶大學邱紅友、石萬凱等人以行星人字齒輪為研宄對象，運用數(shù)值逡逑方法對行星齒輪傳動系統(tǒng)的均載特性進行分析，研宄傳動系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)均載逡逑特性，并分析齒面修形對人字齒輪均載特性的影響２０１６年任菲、秦大同研究逡逑發(fā)現(xiàn)制造誤差對人字齒輪傳動均載特性有顯著影響，明確了制造誤差對人字齒輪逡逑傳動系統(tǒng)動態(tài)特性的影響規(guī)律［１５］。２０１７年哈爾濱工業(yè)大學的陳振針對單級人字齒逡逑輪行星傳動系統(tǒng)進行試驗研宄，建立了人字齒輪行星傳動系統(tǒng)，對系統(tǒng)的固有特性逡逑和均載特性進行分析［１６］。２０１８年Ｒｅｎ邋Ｆ和Ｌｕｏ邋Ｇ等人研究制造誤差對人字齒輪浮逡逑動特性的影響

研宄并不充分，與斜齒輪相比還有較大的差距。根據(jù)目前現(xiàn)有的文獻，作者進行了逡逑一項數(shù)據(jù)統(tǒng)計，近十年來，在國內(nèi)機械工程領(lǐng)域?qū)π饼X輪的研宄有１邋０６４篇，而對逡逑于人字齒輪的研究僅有１４９篇，統(tǒng)計結(jié)果如圖１－３邋（ａ）所示。在國外，對斜齒輪的研逡逑究有１邋０８９篇，對人字齒輪的研究僅有２０５篇，統(tǒng)計結(jié)果如圖１－３邋（ｂ）所示。逡逑■■斜閃輪邐■■斜閩輪逡逑■■人字齒輪邐■■人字齒輪逡逑２８0／0邐８４0／0逡逑（ａ）國內(nèi)研宄現(xiàn)狀邐（ｂ）國外研究現(xiàn)狀逡逑圖１－３人字齒輪與斜齒輪研宄現(xiàn)狀對比逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ｓｔａｔｕｓ邋ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ邋ｇｅａｒ邋ａｎｄ邋ｈｅｌｉｃａｌ邋ｇｅａｒ逡逑人字齒輪的研究主要集中在齒輪的動力學分析，在眾多人字齒輪的分析過程逡逑中還是應用斜齒輪的參數(shù)特性，而人字齒輪傳動具有高度的非線性特點，所以斜齒逡逑輪的一些參數(shù)特性并不適用于人字齒輪。逡逑人字齒輪嚙合主要解決的是接觸問題，對于靜態(tài)嚙合的問題考慮較多，而對動逡逑態(tài)嚙合傳動的研宄相對較少，此外關(guān)于人字齒輪的變位系數(shù)對傳動特性的影響也逡逑鮮有研宄。逡逑６逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2806280