【摘要】：人字齒輪具有高重合度、低軸向力、高承載能力和平穩(wěn)傳動等特點,廣泛應(yīng)用于能源裝備、大型船舶、高速航空航天器等重要傳動裝置。嚙合剛度是齒輪系統(tǒng)內(nèi)部激勵與動力學(xué)模型的關(guān)鍵參量,與模數(shù)、重合度、誤差、修形量等設(shè)計參數(shù)有關(guān)。對于高載荷人字齒輪傳動,研究其嚙合剛度、動態(tài)特性及由此引起的結(jié)構(gòu)失效尤為重要。研究顯示,隨接觸位置改變的嚙合剛度是齒輪噪聲的主要來源,是動力學(xué)分析和動強度計算的基礎(chǔ)。本文基于有限單元法研究人字齒輪的靜態(tài)接觸特性及高速、重載下齒輪的動態(tài)嚙合特性;計算標(biāo)準(zhǔn)安裝的時變嚙合剛度,分析安裝誤差、對中誤差及齒廓與鼓形修形對嚙合剛度的影響。主要研究內(nèi)容如下:(1)人字齒輪有限元接觸分析。根據(jù)展成加工原理,推導(dǎo)齒廓和齒面方程。求解方程,基于CATIA對齒面數(shù)據(jù)點進(jìn)行擬合,建立人字齒輪幾何模型。將該模型導(dǎo)入到ABAQUS中,建立齒輪有限元模型,并進(jìn)行有限元靜態(tài)接觸分析和高速重載下的動態(tài)接觸分析。得到各種工作環(huán)境下齒輪的轉(zhuǎn)速、齒面接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力、接觸力、接觸面積等的變化規(guī)律,分析齒輪的嚙合特性。(2)標(biāo)準(zhǔn)人字齒輪嚙合剛度的計算。采用有限單元法計算齒輪的嚙合剛度,采用有限元靜態(tài)接觸分析得到法向接觸力與綜合彈性變形量,計算單齒嚙合剛度與多齒綜合嚙合剛度。采用解析法計算人字齒輪的嚙合剛度并與有限元法的結(jié)果進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)兩種方法計算得到的嚙合剛度基本相同。驗證了有限單元法計算人字齒輪嚙合剛度的正確性。(3)含誤差人字齒輪嚙合剛度的計算。建立含安裝誤差和對中誤差的人字齒輪有限元模型,計算齒輪的嚙合剛度。分析了多種誤差類型對嚙合剛度的影響。結(jié)果表明,誤差使得齒面載荷分配不均導(dǎo)致嚙合剛度減小;且剛度隨著誤差值的增大而減小。(4)含修形人字齒輪嚙合剛度的計算。建立含齒廓修形和鼓形修形的人字齒輪有限元模型,計算齒輪的嚙合剛度,并研究了兩種修形對嚙合剛度的影響。結(jié)果顯示,修形量較小時嚙合剛度比未修形時大,但隨著修形量的增大,剛度的增幅會減小;修形量較大時,嚙合剛度比未修形時小。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2626023