【摘要】：齒輪作為機(jī)械結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)部件,其傳動(dòng)效率的高低也將決定整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)能源利用效率的優(yōu)劣。隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)節(jié)能減排要求的不斷提高,設(shè)計(jì)高效率齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)具有著重要的意義。本文以齒輪系統(tǒng)嚙合效率計(jì)算方法為研究目標(biāo),考慮齒輪修形因素的影響,建立了齒輪嚙合效率計(jì)算模型,并進(jìn)行了優(yōu)化分析。本文主要工作如下:首先,基于有限元方法建立了齒輪載荷分布模型,獲得時(shí)變嚙合剛度、齒面載荷分布與齒間載荷分布規(guī)律;采用基于彈流潤(rùn)滑理論的時(shí)變摩擦系數(shù)模型,建立齒輪嚙合功率損失的計(jì)算方法;同時(shí),考慮齒輪風(fēng)阻功率損失、攪油功率損失與軸承摩擦功率損失,建立齒輪系統(tǒng)的傳動(dòng)效率計(jì)算方法。然后,考慮齒廓修形、齒向修形與齒距誤差,建立計(jì)入修形的齒輪嚙合效率計(jì)算方法,且分析了誤差與修形因素對(duì)齒輪嚙合效率的影響規(guī)律。結(jié)果表明,齒距誤差與齒廓修形會(huì)改變齒輪齒間載荷分布特性,但對(duì)齒輪嚙合效率影響較小;齒向修形會(huì)降低齒輪嚙合剛度,并且能夠提升齒輪嚙合效率。接著,進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)、工況參數(shù)、修形參數(shù)對(duì)齒輪嚙合剛度、嚙合效率的影響靈敏度分析,形成了從優(yōu)化齒輪嚙合剛度與嚙合效率角度出發(fā)的齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇原則。通過(guò)算例分析,驗(yàn)證了優(yōu)化方法的有效性。最后,開(kāi)發(fā)齒輪系統(tǒng)的傳動(dòng)效率計(jì)算軟件,能對(duì)直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、行星齒輪箱的功率損失進(jìn)行計(jì)算,具有一定的通用性。
【圖文】：

圖 1.1 齒輪驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) 圖 1.2 高精汽車(chē)變速箱目前在國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，絕大多數(shù)工程實(shí)踐中為求簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)者均通過(guò)參考試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)值或查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的方法來(lái)確定傳動(dòng)效率數(shù)值，這種方法對(duì)于占比較小的風(fēng)阻、攪油或軸承功率損失的計(jì)算尚可滿(mǎn)足精度要求，但對(duì)于占比較大的齒輪嚙合效率必將是不準(zhǔn)確的，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)產(chǎn)生極大的設(shè)計(jì)誤差[4]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得到的齒輪嚙合效率經(jīng)驗(yàn)公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)值在理論方面也缺少對(duì)其本質(zhì)規(guī)律的基礎(chǔ)研究[5]。這些處理方法對(duì)齒輪嚙合效率的計(jì)算與優(yōu)化缺乏理論推導(dǎo)與分析，并且尚未完全考慮所有結(jié)構(gòu)、工況及修形等因素。在此背景下，建立準(zhǔn)確的齒輪嚙合效率計(jì)算模型，綜合考慮齒輪修形方式對(duì)其影響，并基于結(jié)構(gòu)參數(shù)、工況參數(shù)與修形參數(shù)進(jìn)行齒輪嚙合效率的設(shè)計(jì)方法研究，對(duì)于齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)效率的提升具有極大的推動(dòng)意義。1.2 齒輪傳動(dòng)效率研究現(xiàn)狀齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，最為主要的功率損失形式有四種，嚙合功率損失、攪油功率損失、風(fēng)阻功率損失及軸承摩擦功率損失。其中，嚙合功率損失是最為主要的形式，也是本文中所要討論研究的重點(diǎn)。另外三種功率損失形式在整體功耗中一般占比不大，且針對(duì)這三種功率損失形式的計(jì)算方法已有成熟的試驗(yàn)基礎(chǔ)與經(jīng)驗(yàn)公式可供參考。

圖 1.1 齒輪驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) 圖 1.2 高精汽車(chē)變速箱目前在國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，絕大多數(shù)工程實(shí)踐中為求簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)者均通過(guò)參考試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)值或查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的方法來(lái)確定傳動(dòng)效率數(shù)值，，這種方法對(duì)于占比較小的風(fēng)阻、攪油或軸承功率損失的計(jì)算尚可滿(mǎn)足精度要求，但對(duì)于占比較大的齒輪嚙合效率必將是不準(zhǔn)確的，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)產(chǎn)生極大的設(shè)計(jì)誤差[4]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得到的齒輪嚙合效率經(jīng)驗(yàn)公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)值在理論方面也缺少對(duì)其本質(zhì)規(guī)律的基礎(chǔ)研究[5]。這些處理方法對(duì)齒輪嚙合效率的計(jì)算與優(yōu)化缺乏理論推導(dǎo)與分析，并且尚未完全考慮所有結(jié)構(gòu)、工況及修形等因素。在此背景下，建立準(zhǔn)確的齒輪嚙合效率計(jì)算模型，綜合考慮齒輪修形方式對(duì)其影響，并基于結(jié)構(gòu)參數(shù)、工況參數(shù)與修形參數(shù)進(jìn)行齒輪嚙合效率的設(shè)計(jì)方法研究，對(duì)于齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)效率的提升具有極大的推動(dòng)意義。1.2 齒輪傳動(dòng)效率研究現(xiàn)狀齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，最為主要的功率損失形式有四種，嚙合功率損失、攪油功率損失、風(fēng)阻功率損失及軸承摩擦功率損失。其中，嚙合功率損失是最為主要的形式，也是本文中所要討論研究的重點(diǎn)。另外三種功率損失形式在整體功耗中一般占比不大，且針對(duì)這三種功率損失形式的計(jì)算方法已有成熟的試驗(yàn)基礎(chǔ)與經(jīng)驗(yàn)公式可供參考。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41

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本文編號(hào)：2633592