【摘要】：人字齒輪是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中重要的組成部分,具有傳動(dòng)功率大、可靠性高、精度高和承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在航空航天、船舶等重型機(jī)械領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在人字齒輪的應(yīng)用和研究過(guò)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(méi)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(dú)特差異能夠?yàn)槿俗铸X輪的深入研究和應(yīng)用提供理論指導(dǎo),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(guò)渡曲線的參數(shù)方程,運(yùn)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(jìn)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(yīng)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(dòng)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(jì)算方法。探究了螺旋角對(duì)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(jìn)行分析計(jì)算。在確定了人字齒輪接觸線長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上,計(jì)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(jìn)而,運(yùn)用Weber和有限元方法對(duì)人字齒輪的剛度進(jìn)行了對(duì)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(jìn)Velex方法,與Weber方法進(jìn)行了人字齒輪嚙合剛度的對(duì)比分析,僅相差6.8%,說(shuō)明改進(jìn)Velex方法分析嚙合剛度的有效性;同時(shí)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(duì)嚙合剛度的影響;通過(guò)對(duì)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(jiǎn)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(duì)滑動(dòng)原理的基礎(chǔ)上,計(jì)算了人字齒輪的相對(duì)滑動(dòng)速度和摩擦熱之間的關(guān)系,用有限元方法對(duì)齒輪嚙合過(guò)程中的摩擦生熱進(jìn)行了仿真分析。研究了單齒模型溫度場(chǎng)的變化,在穩(wěn)態(tài)熱分析中研究變位系數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響,發(fā)現(xiàn)正變位有利于減小齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱。通過(guò)熱-結(jié)構(gòu)耦合的方法研究了人字齒輪的熱應(yīng)力,探究了溫度對(duì)齒輪應(yīng)力的影響,研究發(fā)現(xiàn)人字齒輪與斜齒輪的熱應(yīng)力分析也存在明顯差異。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH132.41
【圖文】：

年劉增民、劉更等人對(duì)齒輪的剛度和齒面載荷的分布進(jìn)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(dòng)過(guò)程各種激勵(lì)和齒輪修形對(duì)人字齒輪動(dòng)態(tài)特性的影響，并開］。２０１４年王峰、方宗德等人探宄重合度對(duì)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(fù)載一定的條件下，人字齒輪的軸向振動(dòng)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(yùn)動(dòng)對(duì)結(jié)果表明，阻尼對(duì)臨界轉(zhuǎn)速影響不大，而偏心質(zhì)量則會(huì)年趙寧、王峰等人針對(duì)高重合度人字齒輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)字齒輪的基本設(shè)計(jì)參數(shù)及修形參數(shù)，發(fā)現(xiàn)選擇合適的目的２０１５年蔣進(jìn)科、方宗德和王成通過(guò)對(duì)人字齒化設(shè)計(jì)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(dòng)；齒向修形和軸向竄動(dòng)的聯(lián)合作用，從

逑南京航空航天大學(xué)和重慶大學(xué)則專注于直升機(jī)減速器傳動(dòng)系統(tǒng)和行星傳動(dòng)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(jī)主減速器結(jié)構(gòu)。２０１１年逡逑南京航空航天大學(xué)的朱增寶、朱如鵬等人針對(duì)齒輪誤差對(duì)人字齒輪均載特性的影逡逑響進(jìn)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(duì)人字齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究，針對(duì)齒輪傳動(dòng)的均載特性及逡逑其非線性進(jìn)行全面分析［１３：＞。逡逑２０１５年重慶大學(xué)邱紅友、石萬(wàn)凱等人以行星人字齒輪為研宄對(duì)象，運(yùn)用數(shù)值逡逑方法對(duì)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的均載特性進(jìn)行分析，研宄傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)均載逡逑特性，并分析齒面修形對(duì)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(duì)人字齒輪傳動(dòng)均載特性有顯著影響，明確了制造誤差對(duì)人字齒輪逡逑傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律［１５］。２０１７年哈爾濱工業(yè)大學(xué)的陳振針對(duì)單級(jí)人字齒逡逑輪行星傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研宄，建立了人字齒輪行星傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的固有特性逡逑和均載特性進(jìn)行分析［１６］。２０１８年Ｒｅｎ邋Ｆ和Ｌｕｏ邋Ｇ等人研究制造誤差對(duì)人字齒輪浮逡逑動(dòng)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(xiàn)，作者進(jìn)行了逡逑一項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，近十年來(lái)，在國(guó)內(nèi)機(jī)械工程領(lǐng)域?qū)π饼X輪的研宄有１邋０６４篇，而對(duì)逡逑于人字齒輪的研究?jī)H有１４９篇，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖１－３邋（ａ）所示。在國(guó)外，對(duì)斜齒輪的研逡逑究有１邋０８９篇，對(duì)人字齒輪的研究?jī)H有２０５篇，統(tǒng)計(jì)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(guó)內(nèi)研宄現(xiàn)狀邐（ｂ）國(guó)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(duì)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(dòng)力學(xué)分析，在眾多人字齒輪的分析過(guò)程逡逑中還是應(yīng)用斜齒輪的參數(shù)特性，而人字齒輪傳動(dòng)具有高度的非線性特點(diǎn)，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(wèn)題，對(duì)于靜態(tài)嚙合的問(wèn)題考慮較多，而對(duì)動(dòng)逡逑態(tài)嚙合傳動(dòng)的研宄相對(duì)較少，此外關(guān)于人字齒輪的變位系數(shù)對(duì)傳動(dòng)特性的影響也逡逑鮮有研宄。逡逑６逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2806280