發(fā)布時間：2017-06-01 18:09

  本文關鍵詞：少齒數(shù)齒輪副嚙合原理與齒輪軸強度研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：少齒數(shù)齒輪副是指含有少齒數(shù)齒輪(齒數(shù)為1~7)的漸開線圓柱斜齒輪副。該技術采用雙向變位(切向和徑向)方法突破了傳統(tǒng)齒輪設計對最少齒數(shù)的限制,大幅度減少了小齒輪齒數(shù),具有單級傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、傳動效率高等優(yōu)點。國外雖有類似的研究成熟應用于機械產(chǎn)品的例子,但由于技術保密性,其設計理論和加工方法均未公開。國內(nèi)針對此技術的研究還不夠全面,能供工程實際應用的成熟資料并不多。本研究在現(xiàn)有的關于少齒數(shù)齒輪傳動研究成果基礎上,重點開展了少齒數(shù)齒輪副嚙合原理與齒輪軸的強度研究,并利用有限元軟件分析了裂紋缺陷對其模態(tài)的影響。首先,少齒數(shù)齒輪傳動作為一種新型的齒輪傳動形式,其嚙合性質(zhì)的優(yōu)劣對實際工程應用有著直接的影響。通過建立少齒數(shù)齒輪的端面齒廓數(shù)學模型,依據(jù)齒輪空間嚙合原理,推導其接觸點處的法線矢量和相對速度,進而推導其空間嚙合方程。其次,基于材料力學中極慣性矩的概念,采用疊加原理,提出了精確計算少齒數(shù)齒輪軸極慣性矩的新方法,并進行了誤差分析,為研究少齒數(shù)齒輪軸的強度、剛度和進一步優(yōu)化少齒數(shù)齒輪副設計參數(shù)提供了重要依據(jù)。第三,在少齒數(shù)齒輪副中,由于小齒輪其軸向尺寸與徑向尺寸之比(長徑比)較大,屬細長軸類零件。其斷裂有可能造成不必要的經(jīng)濟損失,本研究基于斷裂力學,并以齒數(shù)為2的少齒數(shù)齒輪軸為例,利用ABAQUS對其齒根應力場強度因子KI進行了求解,并利用Matlab軟件進行了KI曲線擬合。為后續(xù)的斷裂力學參數(shù)測試及安全性能的判定提供了理論依據(jù)。最后,利用ABAQUS有限元分析軟件對少齒數(shù)齒輪做了有效的模態(tài)分析,求解了其固有頻率,并對齒輪不同位置裂紋對其的影響進行了分析和數(shù)值對比。為其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、動力學研究及噪聲和故障診斷提供了有利的參考。
【關鍵詞】：少齒數(shù)齒輪副 嚙合原理 少齒數(shù)齒輪軸強度 模態(tài)分析
【學位授予單位】：陜西理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 選題背景及研究意義9-11
• 1.1.1 選題背景9-10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 本研究領域國內(nèi)外現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本研究的主要內(nèi)容及技術方案15-17
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容15-17
• 1.3.2 技術方案17
• 1.4 本研究的難點及需達到的目標17-19
• 1.4.1 研究難點17-18
• 1.4.2 需達到的目標18-19
• 第2章 少齒數(shù)齒輪副嚙合原理19-29
• 2.1 齒輪端面齒廓方程建立19-23
• 2.1.1 齒形分析19-20
• 2.1.2 采用的坐標系及坐標變換20-21
• 2.1.3 齒輪端面齒廓方程21-23
• 2.2 齒輪齒面空間嚙合方程建立23-27
• 2.2.1 漸開螺旋面方程式23-24
• 2.2.2 漸開螺旋面的法線矢量24-25
• 2.2.3 少齒數(shù)齒輪嚙合的相對速度25-26
• 2.2.4 齒面空間嚙合方程式26-27
• 2.3 齒輪齒根過渡曲面空間嚙合方程建立27-28
• 2.3.1 過渡螺旋面的方程式27
• 2.3.2 過渡螺旋面的法線矢量27
• 2.3.3 齒輪嚙合的相對速度27
• 2.3.4 過渡曲面空間嚙合方程式27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 少齒數(shù)齒輪軸扭轉(zhuǎn)強度研究29-43
• 3.1 少齒數(shù)齒輪軸極慣性矩計算的意義29-30
• 3.2 少齒數(shù)齒輪軸結(jié)構(gòu)30-31
• 3.3 少齒數(shù)齒輪軸扭轉(zhuǎn)試驗31
• 3.4 少齒數(shù)齒輪軸極慣性矩的計算31-37
• 3.4.1 少齒數(shù)齒輪軸橫截面31-32
• 3.4.2 少齒數(shù)齒輪軸各部分極慣性矩計算32-35
• 3.4.3 少齒數(shù)齒輪軸極慣性矩Ip的計算35-37
• 3.5 少齒數(shù)齒輪軸極慣性矩計算電算化37-42
• 3.5.1 運行程序軟件簡介37
• 3.5.2 流程圖37
• 3.5.3 可視化界面37-39
• 3.5.4 少齒數(shù)齒輪軸力學性能、設計參數(shù)及試驗數(shù)據(jù)39-40
• 3.5.5 計算結(jié)果及誤差40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第4章 少齒數(shù)齒輪軸齒根裂紋應力場強度因子分析43-59
• 4.1 研究的意義43-44
• 4.2 裂紋頂端附近應力、應變場44-46
• 4.2.1 三種裂紋組態(tài)44
• 4.2.2 應力、應變場44-46
• 4.3 有限元直接法測應力場強度因子的理論基礎46-47
• 4.3.1 應力場強度因子定義46
• 4.3.2 測應力場強度因子理論基礎46-47
• 4.4 少齒數(shù)齒輪軸應力場云圖47-49
• 4.4.1 少齒數(shù)齒輪軸模型的建立47-48
• 4.4.2 有限元應力分析48
• 4.4.3 有限元應力分析結(jié)果48-49
• 4.5 基于ABAQUS的應力場強度因子計算49-54
• 4.5.1 含裂紋的少齒數(shù)齒輪軸模型的建立49-50
• 4.5.2 ABAQUS斷裂分析流程50-53
• 4.5.3 ABAQUS分析結(jié)果53-54
• 4.6 MATLAB應力場強度因子擬合曲線54-58
• 4.7 本章小結(jié)58-59
• 第5章 含裂紋少齒數(shù)齒輪副模態(tài)分析59-65
• 5.1 模態(tài)分析理論59-60
• 5.2 有限元法模態(tài)分析60-64
• 5.2.1 建模60
• 5.2.2 有限元分析流程60-61
• 5.2.3 ABAQUS模態(tài)分析結(jié)果61-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論與展望65-67
• 參考文獻67-71
• 附錄71-74
• 攻讀碩士學位期間取得的科研成果74-75
• 致謝75

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  本文關鍵詞：少齒數(shù)齒輪副嚙合原理與齒輪軸強度研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：413177