發(fā)布時間：2020-08-13 20:14

【摘要】：螺旋錐齒輪是機械傳動中一種復雜的空間齒輪,被廣泛應用于機床、航空航天等重要領(lǐng)域。隨著技術(shù)的進步和新材料的不斷涌現(xiàn),研齒作為齒輪傳統(tǒng)精加工方法,也在不斷被改進,將傳統(tǒng)研齒與超聲振動進行結(jié)合,為解決齒輪傳統(tǒng)精整加工的一些列問題提供了一個好的思路。一個性能較好的超聲振動系統(tǒng)對于超聲研齒加工來說,尤為重要。本文對錐齒輪的超聲振動系統(tǒng)進行研究,主要包含以下研究內(nèi)容:1根據(jù)縱振超聲變幅桿和換能器的設計理論,以及螺旋錐齒輪小輪的結(jié)構(gòu)特點,將錐齒輪進行合理簡化,然后與圓柱-圓錐-圓柱三段式的變幅桿組成復合變幅桿,進行超聲振動系統(tǒng)設計。依據(jù)一維變截面桿縱向振動的波動方程,建立了復合變幅桿的數(shù)學模型,通過力和位移的邊界條件和連續(xù)條件,推導了復合變幅桿的諧振頻率方程,利用諧振頻率方程對復合變幅桿進行參數(shù)計算,使其達到諧振。2然后根據(jù)所設計的復合變幅桿設計合適的換能器,將復合變幅桿和換能器組成超聲振動系統(tǒng),并在ANSYS軟件中對超聲振動系統(tǒng)進行動力學分析,驗證了復合變幅桿理論計算的正確性。同時對螺旋錐齒輪大輪的超聲振動系統(tǒng)用有限元法進行設計。最后通過改變帶軸錐齒輪的大、小端半徑、齒厚以及齒輪軸的半徑和長度,得出帶軸錐齒輪的各參數(shù)變化對整個超聲振動系統(tǒng)諧振頻率和齒輪部分相對位移的影響規(guī)律,然后改變大輪的關(guān)鍵參數(shù),分析了其參數(shù)改變對整個超聲振動系統(tǒng)諧振頻率的影響規(guī)律,為錐齒輪的超聲振動系統(tǒng)的設計提供了依據(jù)。3依據(jù)一維波動方程通解的函數(shù)表達式,以及線性方程組有解的必要條件,推導了三種階梯形復合變幅桿的諧振頻率方程,通過MATLAB對其進行參數(shù)計算,從而完成對階梯形復合變幅桿的設計,并得出了它們的放大系數(shù)和最大應力等特性,然后從中選出綜合性能最優(yōu)的復合變幅桿,與所設計的換能器組成超聲振動系統(tǒng),用仿真軟件ANSYS對其進行分析。4針對上述設計的超聲振動系統(tǒng),制作了實物,并對其進行了阻抗和振幅測試,整個系統(tǒng)的諧振頻率為23.269KHz,與理論設計和有限元分析相比存在誤差,但在工程允許范圍之內(nèi)。變幅桿的機械品質(zhì)因數(shù)和機電耦合系數(shù)是表示機電轉(zhuǎn)換性能的兩個重要參數(shù),測試結(jié)果表明振子的電能與機械能的轉(zhuǎn)化效率相對較高。同時用激光測振儀測試了錐齒輪小端面的振幅,結(jié)果顯示為9μm,滿足設計的要求。
【學位授予單位】：河南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG618.3;TG663
【圖文】：

2 fkc ，c為該材料介質(zhì)中的聲速。位置位于前蓋板與壓電陶瓷的連接面處，此時換能器可和振速在連接面處的連續(xù)條件以及在前后蓋板的邊界條電陶瓷片那一部分的諧振頻率方程為1 1 2 2 2 1tan( k l ) tan( k l ) Z /Z分別為前蓋板以及壓電陶瓷片的圓波數(shù)；n n n nZ c S，部分的密度，nc 為各部分的聲速，nS 為各部分的橫截面半部分即前蓋板的作用是保證振子的振速到達換能器輸長度應等于所設定諧振頻率的超聲波在前蓋板中傳播波數(shù)代入諧振頻率方程，可得頻率方程解誤差與后蓋板縱圖 2-9 所示。1.5×104

圖 3-1 復合變幅桿的 1/8 實體結(jié)構(gòu)模型Fig. 3-1 The 1/8 solid model of composite horn限元模型擇單元類型。由于該復合變幅桿的形狀較為規(guī)則，易網(wǎng)格，因此可以采用 Solid45 的實體單元，該單元是[57]。

圖 3-2 復合變幅桿的 1/8 有限元模型Fig. 3-2 The 1/8 finite-element model of composite horn分網(wǎng)格。有限元網(wǎng)格的疏密以及規(guī)則程度，決定著網(wǎng)格限元分析結(jié)果的精確性。因此為了使有限元網(wǎng)格具有較高的方式使整個模型生成規(guī)則的六面體網(wǎng)格。首先根據(jù)復合進行分割處理，使其符合掃掠劃分網(wǎng)格的要求，然后對重

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學位論文 前2條

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本文編號：2792468