【摘要】： 直齒錐齒輪是轎車變速器的重要零件,其工作性能對整個傳動系統(tǒng)有著至關(guān)重要的影響。 本文圍繞轎車錐齒輪修形問題(包括齒廓修形和齒向修形),采用齒輪嚙合傳動理論分析和數(shù)值模擬方法進行了研究。 目前,在分析直齒錐齒輪嚙合傳動過程時,一般都是采用背錐漸開線建模,雖然背錐漸開線與球面漸開線非常接近且建模方便,但該法建�？偸谴嬖谡`差,當(dāng)球面半徑R與齒輪的模數(shù)m之比越小時,其誤差就越大,轎車上的圓錐齒輪其R m很小,采用背錐漸開線建模誤差更大。針對這一情況,根據(jù)直齒錐齒輪嚙合原理,分析推導(dǎo)出齒輪的球面漸開線公式,運用CAD軟件PRO/ENGINEER中可變截面掃描法和三維造型軟件中齒輪通用設(shè)計方法,建立了直齒錐齒輪的參數(shù)化精確模型。利用該模型,只需修改齒數(shù)、球面半徑、壓力角等任一參數(shù),通過再生就可得到一個新的齒輪模型。這不僅提高了建模精度,而且便于修改,大大提高了建模效率。 運用有限元軟件MSC.MARC分析了齒輪接觸問題,在PATRAN里通過分割模型的方法,解決了作為整體模型難以采用六面體單元進行網(wǎng)格劃分的難題。給出了齒輪嚙合仿真的邊界條件及約束的施加方法。對齒輪嚙合過程進行靜態(tài)模擬分析,研究接觸過程的接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、傳動誤差、輪齒的“端嚙”、嚙合剛度以及載荷分配系數(shù)等,得到了一些基本規(guī)律,為齒輪的齒向修形和齒廓修形打下了理論基礎(chǔ)。 運用有限元方法對輪齒的低階固有頻率和相應(yīng)的振型進行了分析。結(jié)果表明,準(zhǔn)靜態(tài)條件下輪齒剛度的研究成果可應(yīng)用于齒輪傳動的動態(tài)變形結(jié)果。 通過“端嚙”現(xiàn)象說明了齒向修形的必要性;仔細(xì)研究了整個嚙合周期內(nèi)輪齒大、小端的變形情況,給出了最大修形量。對于直齒錐齒輪可采用兩種不同齒向修形方法:一種是齒端修形,另一種是齒向修鼓。通過研究發(fā)現(xiàn),齒向修鼓對裝配誤差不敏感,而齒端修形承載能力大。齒端修形也有兩種形式:即直線修形和曲線修形。在相同的彈性變形情況下,曲線修形的承載面積要大于直線修形的承載面積,故接觸應(yīng)力小,強度條件好,所以最好采用曲線修形。 齒輪嚙合時的傳動誤差被認(rèn)為是齒輪的噪聲和振動的主要原因之一。大量的文獻中有的是測量齒輪的傳動誤差,有的是對齒輪振動進行分析。但這主要基于傳統(tǒng)的方法。因而,仍然有必要采用現(xiàn)代數(shù)值模擬即有限元技術(shù)模擬分析進而預(yù)測齒輪振動的剛性,特別是修形(包括齒廓修形)的齒輪行為特征。包括齒輪嚙合性能、傳動誤差、局部變形比率和載荷分配系數(shù)等,這給齒輪設(shè)計提供了可選擇的方法。 分析了齒輪傳動誤差對噪聲的影響,提出對于直齒錐齒輪齒廓修形,只能采用直線、圓弧和旋轉(zhuǎn)漸開線三種曲線修形;采用Harris圖表所表達的傳動誤差來表述包括短修形和長修形在內(nèi)的不同曲線類型的齒廓修形的效果。分別采用三種曲線對錐齒輪進行短修形和長修形時,所得結(jié)果如下: 1)即使直線修形是最經(jīng)濟的修形方法,但是最好不要采用它進行齒頂或齒廓修形;從傳動誤差、載荷分配系數(shù)等角度來分析,因為直線修形引起的噪聲最大。 2)三種曲線修形方法中,短修形單齒區(qū)域的傳動誤差保持不變,不受齒廓修形的影響(忽略過渡區(qū)傳動誤差);雙齒區(qū)域中間的部分仍然有小的傳動誤差不受齒廓修形影響,這適用于所有的載荷和曲線修形類型;雙齒區(qū)的傳動誤差不會超過單齒的傳動誤差,或者雙齒區(qū)的傳動誤差數(shù)值落在單齒區(qū)域里傳動誤差數(shù)值范圍內(nèi),當(dāng)載荷增加時,單齒區(qū)相應(yīng)地延長;短修形不能使噪聲顯著降低,必須采取長修形進行修形。 3)旋轉(zhuǎn)漸開線齒頂長修形后的齒輪在一個嚙合周期內(nèi)會得到穩(wěn)定和平滑的傳動誤差曲線,旋轉(zhuǎn)漸開線齒廓修形將得到最好的效益并且容易制造。 4)三種曲線修形,從傳動誤差角度來看,以旋轉(zhuǎn)漸開線最好,其次是圓弧修形,直線修形效果最差。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TH132.421
【圖文】：

2圖 1.1 富康轎車差速器形以達到減振降噪的目的，必須對齒輪系中，主要研究由齒輪嚙合動態(tài)激勵產(chǎn)生的和自鳴噪聲。由于輪齒沖擊，齒輪會產(chǎn)生種擾動產(chǎn)生的聲輻射稱為加速度噪聲（A合力的作用下，系統(tǒng)的各零部件會產(chǎn)生振Structured-borne Noise）。勵分為內(nèi)部激勵和外部激勵。外部激勵是動力矩與負(fù)載的阻力和阻力矩。內(nèi)部激勵內(nèi)部激勵問題是齒輪系統(tǒng)動力學(xué)研究的重和嚙合沖擊激勵。剛度激勵和誤差激勵屬

）→done（完成）→Select Traj（選取軌跡）→（選取其中一條球面漸開ctory（選取的軌跡）→（選取另外的一條球面漸開線）→done（完成）→Open Ends（開放終點）→done（完成），進入到草繪中，用直線連接的端點，ok，就繪制出理論球面漸開線曲面。圖 3.8 齒輪由漸開線掃描成的曲面漸開線，2－大端標(biāo)準(zhǔn)漸開線端點，3－掃描軌跡線，4－小端標(biāo)準(zhǔn)漸開線，5－小。

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【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 朱肖青;;熱處理及加工定位方式對鼓形齒輪軸加工的影響研究[J];新技術(shù)新工藝;2012年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 武志斐;FSH錐齒輪傳動嚙合特性的理論與實驗研究[D];太原理工大學(xué);2012年

2 郝東升;齒輪嚙合數(shù)值分析建模方法及其應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 袁興軍;含有對稱分支結(jié)構(gòu)軸系異向振動特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 楊洋;兆瓦級風(fēng)電機組變槳減速器動態(tài)特性及可靠性分析[D];湘潭大學(xué);2010年

3 蘇紅濤;直齒圓錐齒輪振動擺輾成形技術(shù)研究[D];江西理工大學(xué);2010年

4 蔡森葉;球面漸開線斜齒錐齒輪切齒法研究[D];吉林大學(xué);2011年

5 肖澤艷;轎車差速器參數(shù)化設(shè)計與有限元分析[D];武漢理工大學(xué);2011年

6 楊東;直齒錐齒輪齒形修形設(shè)計理論研究[D];濟南大學(xué);2011年

7 武志斐;基于虛擬樣機技術(shù)的齒輪系統(tǒng)動力學(xué)分析[D];太原理工大學(xué);2008年

8 田磊;混合動力汽車動力分配器殼體結(jié)構(gòu)改進及優(yōu)化[D];吉林大學(xué);2012年

9 李丹;高速列車傳動齒輪箱齒輪轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性研究[D];大連理工大學(xué);2012年

10 王偉偉;汽車主減速器弧齒錐齒輪參數(shù)化設(shè)計與有限元分析[D];武漢理工大學(xué);2012年

本文編號：2795967