本文關(guān)鍵詞：行星傳動(dòng)的均載分析與疲勞壽命預(yù)測

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【摘要】：行星輪系的均載性問題一直是齒輪制造領(lǐng)域中重要的研究課題，其不僅影響著傳動(dòng)的穩(wěn)定性，而且影響著整個(gè)輪系的使用壽命。理想情況下，在具有n個(gè)行星輪的行星輪系中，每個(gè)行星輪—太陽輪傳輸通道將會(huì)承擔(dān)1n倍的輸入載荷。實(shí)際上，由于不可避免的制造誤差、裝配誤差以及溫升等因素影響，理想的載荷分配是不可能達(dá)到的。影響行星輪系均載性的因素很多，目前的研究主要集中在行星軸孔位置誤差、齒輪輪緣厚度、行星軸剛度等因素對(duì)均載性的影響上。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由制造和裝配所引起的齒輪的嚙合錯(cuò)位對(duì)輪系的均載性也有著不可忽視的影響，這種嚙合錯(cuò)位分為三種形式：平行式錯(cuò)位(改變中心距)、垂直于作用面的角度錯(cuò)位和平行于作用面的角度錯(cuò)位。本文的部分研究內(nèi)容得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目—“多場耦合條件下混合動(dòng)力汽車動(dòng)力耦合器的設(shè)計(jì)理論與方法”(編號(hào)51075179)的資助。本文選擇平行于作用面的角度錯(cuò)位作為研究對(duì)象來研究其對(duì)行星輪系均載性的影響情況，主要結(jié)果和結(jié)論有： (1)介紹了嚙合錯(cuò)位產(chǎn)生的原因及錯(cuò)位的形式，應(yīng)用空間坐標(biāo)變換原理計(jì)算了錯(cuò)位前后嚙合線上任意兩點(diǎn)的相對(duì)位移量，并對(duì)載荷分配系數(shù)的兩種計(jì)算方法進(jìn)行了介紹。應(yīng)用Hypermesh軟件對(duì)行星輪系進(jìn)行了網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分時(shí)，將輪體分為接觸區(qū)和非接觸區(qū)，對(duì)兩輪齒在接觸處一定厚度的齒面進(jìn)行單獨(dú)的網(wǎng)格加密劃分，非接觸區(qū)粗糙劃分，并將模型導(dǎo)入到ABAQUS中進(jìn)行了約束的添加。 (2)對(duì)不同錯(cuò)位形式時(shí)輪系受力情況進(jìn)行分析，得出平行于嚙合面的角度錯(cuò)位會(huì)引起嚙合側(cè)隙的改變，進(jìn)而會(huì)對(duì)整個(gè)輪系的載荷分配帶來影響。 (3)均載性的有限元模擬分析。由于載荷分配系數(shù)是一個(gè)隨接觸位置不斷變化的值，因此本文以一個(gè)輪齒從嚙入到嚙出作為一個(gè)仿真周期，將此周期分為9個(gè)時(shí)間點(diǎn)(一些關(guān)鍵點(diǎn)如單齒嚙合最高點(diǎn)、單齒嚙合最低點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)被找到)，分別計(jì)算出每個(gè)接觸點(diǎn)的嚙合半徑，得到了太陽輪在每個(gè)接觸點(diǎn)時(shí)的浮動(dòng)量情況。根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)在Hypermesh軟件中對(duì)模型進(jìn)行修改，利用有限元軟件ABAQUS分別對(duì)9個(gè)位置在含有錯(cuò)位誤差e3(誤差角度為0.02°、0.04°、0.06°、0.08°、0.1°)時(shí)進(jìn)行有限元分析。通過研究發(fā)現(xiàn)，，錯(cuò)位角度誤差對(duì)齒面載荷的分布有很大影響，但當(dāng)誤差增大到一定程度時(shí)，最大單位齒面載荷的增加速度逐漸降低；在一個(gè)齒頻周期的不同接觸位置時(shí)，行星輪系的載荷分配情況是不同的，而在同一接觸位置不同錯(cuò)位角度誤差時(shí)，載荷分配百分比的變化基本是兩兩相同的。 (4)引入了行星孔切向位置誤差的影響，研究錯(cuò)位誤差與行星孔位置誤差聯(lián)合作用時(shí)輪系載荷分配的變化情況。研究表明，在二者共同作用時(shí)，行星輪1和行星輪4的最大載荷分配百分比隨行星軸孔位置誤差的增大而降低，行星輪2和行星輪3的最大載荷分配百分比隨行星軸孔位置誤差的增大而增大。 (5)根據(jù)實(shí)測載荷譜，利用Romax軟件建立了行星輪系壽命預(yù)測模型，對(duì)輪系在不同錯(cuò)位角度和不同輸入載荷水平時(shí)的彎曲疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，齒輪的彎曲疲勞壽命受錯(cuò)位誤差的影響很大；隨著錯(cuò)位角度的增加，太陽輪的壽命折減速度要快于行星輪的壽命折減速度。 本文更為完善了行星輪系均載性的研究，文章所得到的載荷分配系數(shù)變化規(guī)律可以為齒輪的設(shè)計(jì)提供了一定的數(shù)據(jù)參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH132.41

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本文編號(hào)：1283443