大型斜齿轮传动动态特性的仿真研究

论文摘要

齿轮是大型成套工业设备中重要的基础部件之一,正确分析斜齿轮的啮合刚度和进行合理的修形设计对提高整套设备的总体性能十分重要。本文在广泛吸收国内外齿轮刚度和修形理论及实验研究成果的基础上,采用材料力学方法、矩阵理论、空间啮合理论、数值分析方法,对大型斜齿轮的啮合刚度、应力求解、齿面闪温、传递误差、综合修形等方面进行了理论研究,并进行了完整的软件编程。在斜齿轮啮合刚度计算方面,本文首先利用空间啮合原理及矩阵原理对斜齿轮啮合建立坐标系求解斜齿轮啮合接触坐标,利用变形状态的积分方程法编制了齿轮啮合刚度的计算程序。并分析了齿轮设计参数对轮齿啮合刚度的影响,为提高轮齿啮合刚度选择最佳齿轮设计参数提供了参考。在齿面摩擦方面,本文首先研究了齿面摩擦对弯曲应力的影响,求解了计入摩擦在内的危险截面的弯曲应力。同时,采用通用的Block准则和简化模型,分析了斜齿轮的齿面闪温,并得到了齿轮设计参数和工况参数对瞬时温升的影响曲线,为提高斜齿轮的抗胶合能力提供参考。在求解齿轮传递误差时,把齿轮制造误差转化为轮齿啮合偏差,并通过数值回归计算出不同精度等级下的各种误差值,为进一步研究斜齿轮的优化修形打下了基础。在斜齿轮综合修形研究方面,本文首先对斜齿轮的齿廓修形和齿向修形进行了分析,在此基础上,本文以综合啮合刚度、瞬时闪温为目标函数编制了分析大型斜齿轮性能的计算程序,并对具体的算例进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 齿轮变形的研究概况
• 1.2.2 齿面闪温的研究概况
• 1.2.3 齿轮传递误差的研究概况
• 1.2.4 齿轮修形回顾及研究概况
• 1.3 论文主要研究内容及目的
• 第2章 斜齿轮变形及啮合刚度分析
• 2.1 坐标系及其转换
• 2.1.1 啮合齿轮坐标系
• 2.1.2 齿面坐标计算
• 2.1.3 接触线坐标计算
• 2.2 轮齿变形及啮合刚度分析
• 2.2.1 轮齿变形计算
• 2.2.2 综合啮合刚度
• 2.2.3 齿轮参数对啮合刚度的影响
• 2.3 本章小结
• 第3章 齿面摩擦与闪温的研究
• 3.1 齿面摩擦
• 3.1.1 轮齿受力模型
• 3.1.2 相关参数求解
• 3.2 齿面瞬时闪温分析模型
• 3.2.1 切向速度的计算
• 3.2.2 载荷计算
• 3.2.3 摩擦系数计算
• 3.2.4 接触带半宽计算
• 3.2.5 实例计算
• 3.3 参数对瞬时闪温的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 斜齿轮传递误差分析
• 4.1 齿轮制造传递误差
• 4.1.1 啮合偏差定义
• 4.1.2 传递误差分析
• 4.1.3 齿形误差求解
• 4.2 齿轮设计传递误差
• 4.2.1 齿轮啮合误差
• 4.2.2 轴的弯曲、扭转引起的齿向误差
• 4.2.3 轴的平行度误差求解
• 4.3 本章小结
• 第5章 修形分析及仿真平台开发
• 5.1 修形分析
• 5.1.1 修形原理及主要参数
• 5.1.2 斜齿轮综合修形分析
• 5.2 数值仿真计算及平台开发
• 5.2.1 计算程序及软件操作界面
• 5.2.2 实例计算
• 5.2.3 修形效果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢