本文關鍵詞：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)、精密機床主軸箱以及汽車變速器的關鍵核心部件,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。我國目前齒輪的加工精度、質量及壽命很難滿足高檔齒輪的性能要求,許多高端設備所使用的高檔齒輪都必須依靠進口,而國外齒輪的精密加工技術對我國實行一些限制,鑒于這種情形,研究齒輪加工過程中的誤差因素,對誤差進行補償,最終實現(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動關系,導致瞬時嚙合點和嚙合節(jié)點的位置發(fā)生了變化。重點對滾齒加工過程中的偏心誤差、主軸回轉誤差、機床傳動鏈誤差和刀具誤差進行分析計算,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進行二次開發(fā),實現(xiàn)了考慮滾刀安裝誤差的齒輪參數(shù)化建模。考慮各種誤差進行齒輪參數(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力和接觸應力的影響情況。通過對比發(fā)現(xiàn),誤差齒輪嚙合模型的等效應力變化較大,最大接觸應力沒有明顯變化,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,從而導致齒輪的彎曲疲勞強度大大降低。采用完全法對四種不同誤差齒輪副進行瞬態(tài)接觸分析,模擬齒輪嚙合實際情況。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力相比靜態(tài)最大接觸應力平均增大了6.9%。當存在單因素誤差時,相當于對齒輪進行了修形,接觸應力和最大沖擊應力都降低了,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,導致齒輪彎曲疲勞強度急劇下降。對于實際滾齒加工過程中,兩個誤差影響因素共同存在時,靜態(tài)和瞬態(tài)最大接觸應力、單雙齒平均接觸應力以及最大沖擊應力都是增加的。
【關鍵詞】：齒輪 加工誤差 滾刀安裝誤差 參數(shù)化建模 瞬態(tài)動力學分析
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 運動偏心24-26
• 2.2.3 偏心誤差的合成26-27
• 2.3 主軸回轉誤差27-29
• 2.3.1 工作臺主軸回轉誤差28-29
• 2.3.2 刀具主軸回轉誤差29
• 2.4 機床傳動鏈誤差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 導入齒輪嚙合模型57-58
• 4.4.2 設置材料屬性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 求解分析和結果61-63
• 4.5 結果分析63-64
• 4.6 本章小結64-65
• 第五章 不同誤差齒輪副的瞬態(tài)動力學分析65-73
• 5.1 結構動力學分析65-66
• 5.1.1 動力學方程65
• 5.1.2 動力學分析的阻尼65-66
• 5.2 瞬態(tài)動力學分析方法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)動力學分析68-70
• 5.3.1 施加邊界條件68-69
• 5.3.2 分析設置69-70
• 5.4 不同誤差齒輪副的瞬態(tài)分析結果70-71
• 5.5 本章小結71-73
• 第六章 總結與展望73-75
• 6.1 總結73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-81
• 致謝81-83
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文83

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本文編號：1073344