本文關(guān)鍵詞：基于滾齒加工誤差齒輪參數(shù)化建模的研究

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【摘要】：精密齒輪作為航天航空傳動系統(tǒng)、精密機(jī)床主軸箱以及汽車變速器的關(guān)鍵核心部件,要求其具備高精度保持性、長服役壽命以及高可靠性等特點(diǎn)。我國目前齒輪的加工精度、質(zhì)量及壽命很難滿足高檔齒輪的性能要求,許多高端設(shè)備所使用的高檔齒輪都必須依靠進(jìn)口,而國外齒輪的精密加工技術(shù)對我國實(shí)行一些限制,鑒于這種情形,研究齒輪加工過程中的誤差因素,對誤差進(jìn)行補(bǔ)償,最終實(shí)現(xiàn)高精密齒輪的加工制造顯得迫在眉睫。本文首先介紹了齒輪加工誤差的分類,根據(jù)齒輪嚙合原理,揭示了產(chǎn)生齒輪加工誤差的原因:加工誤差破壞了刀具和被加工齒輪確定的范成運(yùn)動關(guān)系,導(dǎo)致瞬時(shí)嚙合點(diǎn)和嚙合節(jié)點(diǎn)的位置發(fā)生了變化。重點(diǎn)對滾齒加工過程中的偏心誤差、主軸回轉(zhuǎn)誤差、機(jī)床傳動鏈誤差和刀具誤差進(jìn)行分析計(jì)算,分別得到各誤差因素對齒輪精度的影響規(guī)律,為如何減小齒輪加工誤差、提高齒輪加工精度提供了理論依據(jù)。其次,分析了滾刀安裝誤差對齒輪精度的影響,并從滾齒加工原理出發(fā),利用坐標(biāo)變換的方法求解得到齒輪的齒廓方程,利用UG建模得到齒輪三維模型。最后基于VS2010的開發(fā)平臺對UG進(jìn)行二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)了考慮滾刀安裝誤差的齒輪參數(shù)化建模�？紤]各種誤差進(jìn)行齒輪參數(shù)化建模是今后精確建模的一種發(fā)展趨勢,可以準(zhǔn)確對比添加加工誤差的齒輪模型的變化情況。分別對四種不同誤差齒輪嚙合模型進(jìn)行靜力接觸分析,探究滾刀安裝誤差的兩個影響因素對齒輪副等效應(yīng)力和接觸應(yīng)力的影響情況。通過對比發(fā)現(xiàn),誤差齒輪嚙合模型的等效應(yīng)力變化較大,最大接觸應(yīng)力沒有明顯變化,然而滾刀徑向跳動和安裝軸線誤差角誤差的存在,使得被加工齒輪產(chǎn)生加工誤差,齒輪齒形發(fā)生變化,導(dǎo)致齒輪的接觸狀態(tài)惡化,在齒輪傳動過程中更容易出現(xiàn)接觸疲勞失效。另外齒根處會出現(xiàn)根切和齒根曲線不對稱的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度大大降低。采用完全法對四種不同誤差齒輪副進(jìn)行瞬態(tài)接觸分析,模擬齒輪嚙合實(shí)際情況。通過齒輪瞬態(tài)和靜態(tài)接觸分析的對比,以及四種不同誤差齒輪副嚙合模型瞬態(tài)接觸分析的對比,探究滾刀安裝誤差的兩個影響因素對齒輪副一個嚙合周期接觸應(yīng)力的影響情況。瞬態(tài)接觸分析中考慮了慣性力和阻尼的作用,仿真獲得的最大接觸應(yīng)力相比靜態(tài)最大接觸應(yīng)力平均增大了6.9%。當(dāng)存在單因素誤差時(shí),相當(dāng)于對齒輪進(jìn)行了修形,接觸應(yīng)力和最大沖擊應(yīng)力都降低了,但它與正確的修形方式有很大的差異,它破壞了齒輪正常的嚙合狀態(tài),破壞了齒根部位,導(dǎo)致齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度急劇下降。對于實(shí)際滾齒加工過程中,兩個誤差影響因素共同存在時(shí),靜態(tài)和瞬態(tài)最大接觸應(yīng)力、單雙齒平均接觸應(yīng)力以及最大沖擊應(yīng)力都是增加的。
【關(guān)鍵詞】：齒輪 加工誤差 滾刀安裝誤差 參數(shù)化建模 瞬態(tài)動力學(xué)分析
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG612
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題來源及研究意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)11-16
• 1.2.1 齒輪加工誤差的研究11-14
• 1.2.2 公差建模的研究14-15
• 1.2.3 齒輪有限元分析的研究15-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-19
• 第二章 齒輪加工誤差的分析19-35
• 2.1 齒輪加工誤差的分類19-21
• 2.2 齒輪偏心誤差21-27
• 2.2.1 幾何偏心23-24
• 2.2.2 運(yùn)動偏心24-26
• 2.2.3 偏心誤差的合成26-27
• 2.3 主軸回轉(zhuǎn)誤差27-29
• 2.3.1 工作臺主軸回轉(zhuǎn)誤差28-29
• 2.3.2 刀具主軸回轉(zhuǎn)誤差29
• 2.4 機(jī)床傳動鏈誤差29-31
• 2.5 刀具制造與安裝誤差31-33
• 2.6 本章小結(jié)33-35
• 第三章 考慮滾刀安裝誤差的齒輪參數(shù)化建模35-51
• 3.1 滾刀加工齒輪原理35-36
• 3.2 滾刀安裝誤差的分類36-37
• 3.2.1 滾刀徑向跳動 Δr36
• 3.2.2 滾刀軸向竄動 Δb36-37
• 3.2.3 滾刀安裝軸線誤差角 Δδ37
• 3.3 齒輪的齒廓方程的推導(dǎo)37-43
• 3.3.1 齒輪漸開線齒廓方程39-40
• 3.3.2 齒根過渡曲線方程40-42
• 3.3.3 齒根曲線方程42-43
• 3.4 UG參數(shù)化建模43-47
• 3.4.1 齒輪基本參數(shù)44
• 3.4.2 建立UG表達(dá)式44-45
• 3.4.3 創(chuàng)建菜單欄45
• 3.4.4 建立對話框45-47
• 3.5 考慮滾刀安裝誤差的齒廓誤差分析47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第四章 齒輪接觸理論及有限元靜態(tài)接觸分析51-65
• 4.1 接觸分析概述51-52
• 4.2 接觸計(jì)算的經(jīng)典Hertz理論52-53
• 4.3 Workbench求解接觸問題概述53-57
• 4.3.1 接觸類型54
• 4.3.2 接觸分析算法54-55
• 4.3.3 對稱和非對稱行為55-56
• 4.3.4 網(wǎng)格劃分56
• 4.3.5 接觸界面處理56-57
• 4.4 考慮滾刀安裝誤差齒輪靜態(tài)接觸分析57-63
• 4.4.1 導(dǎo)入齒輪嚙合模型57-58
• 4.4.2 設(shè)置材料屬性58-59
• 4.4.3 創(chuàng)建接觸對59
• 4.4.4 劃分網(wǎng)格59-60
• 4.4.5 施加邊界條件60-61
• 4.4.6 求解分析和結(jié)果61-63
• 4.5 結(jié)果分析63-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第五章 不同誤差齒輪副的瞬態(tài)動力學(xué)分析65-73
• 5.1 結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析65-66
• 5.1.1 動力學(xué)方程65
• 5.1.2 動力學(xué)分析的阻尼65-66
• 5.2 瞬態(tài)動力學(xué)分析方法66-68
• 5.2.1 完全法66-67
• 5.2.2 模態(tài)疊加法67-68
• 5.2.3 矩陣縮減法68
• 5.3 不同誤差齒輪副的瞬態(tài)動力學(xué)分析68-70
• 5.3.1 施加邊界條件68-69
• 5.3.2 分析設(shè)置69-70
• 5.4 不同誤差齒輪副的瞬態(tài)分析結(jié)果70-71
• 5.5 本章小結(jié)71-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 致謝81-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83

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本文編號：1073344