齒輪傳動因具有傳動效率高、恒功率等特點,廣泛應用于機械、電子、化工、冶金、交通等諸多領域。隨著近代工業(yè)技術的高速發(fā)展,對齒輪傳動的減振降噪提出了更高的要求。通過齒輪熱彈接觸分析、齒輪修形、沖擊動力仿真以提高齒輪傳動的動力學性能已成為當前高性能齒輪設計的熱點。 論文課題來源于國家科技支撐計劃項目及重慶市自然科學基金項目。將齒輪嚙合原理、傳熱學、接觸力學、結構動力學等相結合,對運轉過程中的齒輪副進行熱彈變形分析及嚙合沖擊特性研究。本文的主要研究工作如下: ①運用齒輪嚙合原理的運動學法,推導了漸開線齒輪齒廓方程,并對不同幾何參數的漸開線齒輪副進行了接觸有限元建模。 ②基于赫茲接觸理論,分析了齒輪副齒面接觸壓力的變化規(guī)律;應用ANSYS軟件對運轉過程中的齒輪副進行了接觸有限元分析,得出了輪齒接觸力、接觸變形及嚙合剛度的變化規(guī)律。 ③分析了齒輪嚙合過程中主、被動輪輪齒相對滑動速度,計算了輪齒邊界對流換熱系數及齒面摩擦熱流量,并以多齒對模型分析了齒輪的本體溫度場;將溫度場、位移場及應力場耦合分析,計算齒輪副的熱彈變形,得出齒輪副熱彈變形量要比冷態(tài)時變形量略小,接觸應力較冷態(tài)時稍大。 ④在輪齒接觸有限元分析的基礎上,進行了輪齒的修形研究,得到了齒輪副在沒有考慮溫度影響與考慮溫度影響時的修形曲線;利用ANSYS軟件對嚙入、嚙出位置時標準漸開線齒輪副和修形齒輪副進行了接觸分析,修形后輪齒接觸應力明顯減小。 ⑤建立了標準漸開線齒輪和修形齒輪的動力接觸有限元分析模型,利用ANSYS/LS-DYNA軟件仿真,得到了嚙合過程中齒輪副動態(tài)接觸力及動態(tài)應力變化規(guī)律,修形后的齒輪接觸特性明顯改善。 ⑥通過Visual Basic及ANSYS/APDL語言開發(fā)了齒輪熱彈接觸分析及動力接觸有限元分析程序;程序能建立任何模數、齒數、螺旋角及變位系數的齒輪副有限元模型;可以方便地借助ANSYS軟件的二次開發(fā)實現齒輪副的靜力接觸、動力接觸以及齒輪本體溫度場分析。
【學位單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

(b) 雙圓弧齒廓曲線圖 2.4 單-雙圓弧齒廓曲線Fig.2.4 The curves of single and double arc tooth profile)可知，單圓弧滾刀加工出的齒輪齒廓曲線沒有齒根連；圖 2.4(b)所示，雙圓弧滾刀加工出的齒輪齒廓廓曲線包含三部分：漸開線、過渡曲線、齒根圓。加工的齒廓曲線與雙圓弧滾刀加工的齒廓曲線重疊全重合的，而過渡曲線部分產生了微小的分離。理，單圓弧滾刀加工出的齒輪比雙圓弧滾刀加工出的圓弧滾刀加工齒輪的方法來進行齒輪模型的建立。螺旋線方程旋角一般指的是齒輪分度圓柱面上的螺旋角，所是選取分度圓柱面與輪齒齒面相貫所得的螺旋線 β

2.4.1 漸開線直齒輪副有限元模型直齒輪幾何參數如表2.1所示。圖2.5給出了齒輪副單齒對和多齒對的接觸有限元網格模型。表2.1 直齒輪幾何參數Table 2.1 Geometry parameter of spur gear齒輪 模數(mm) 齒數 壓力角( o) 螺旋角( o) 齒寬(mm) 變位系數主動輪 2.5 30 20 0 40 0.0被動輪 2.5 96 20 0 40 0.02.4.2 漸開線斜齒輪副有限元模型斜齒輪幾何參數如表2.2所示。圖2.6給出了齒輪副單齒對和多齒對的接觸有限元網格模型。表2.2 斜齒輪幾何參數Table 2.2 Geometry parameter of helical gear齒輪 模數(mm) 齒數 壓力角( o) 螺旋角( o) 齒寬(mm) 變位系數主動輪 10 104 20 10.5 300 0.4524被動輪 10 23 20 10.5 300 0.9143

被動輪 2.5 96 20 0 40 0.02.4.2 漸開線斜齒輪副有限元模型斜齒輪幾何參數如表2.2所示。圖2.6給出了齒輪副單齒對和多齒對的接觸有限元網格模型。表2.2 斜齒輪幾何參數Table 2.2 Geometry parameter of helical gear齒輪 模數(mm) 齒數 壓力角( o) 螺旋角( o) 齒寬(mm) 變位系數主動輪 10 104 20 10.5 300 0.4524被動輪 10 23 20 10.5 300 0.9143
【引證文獻】

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1 王權;起重機減速器變位斜齒輪副有限元仿真分析與研究[D];山東科技大學;2010年

2 楊艷;修形齒輪數字化設計方法與技術[D];中南大學;2011年

3 何曉華;20CrMoH齒輪彎曲疲勞強度研究[D];重慶大學;2011年

4 王亮;漸開線圓柱齒輪齒廓修形設計及動態(tài)接觸分析[D];太原理工大學;2012年

5 臧磊;漸開線直齒圓柱齒輪摩擦動力學研究[D];大連交通大學;2012年

6 王雪瑤;基于齒輪嚙合動力學的工業(yè)減速器齒輪齒廓修形理論研究[D];合肥工業(yè)大學;2012年

7 王義;汽車變速箱齒輪接觸分析與修形研究[D];東北大學;2010年

本文編號：2847659