【摘要】：雙曲型法向圓弧齒輪傳動(dòng)是將圓弧齒廓的應(yīng)用拓展至交錯(cuò)軸傳動(dòng)而發(fā)展出的新型傳動(dòng)技術(shù)。它不僅繼承了平行軸圓弧齒輪傳動(dòng)的一般優(yōu)點(diǎn),而且在交錯(cuò)軸傳動(dòng)中還具備以下優(yōu)勢(shì):重合度較大、誤差敏感性低、傳動(dòng)比跨度大等。前期研究解決了雙曲型法向圓弧齒輪的嚙合原理、齒形參數(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和加工工藝等問題,為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。對(duì)于尚處在理論探索階段的新型齒輪而言,雙曲型法向圓弧齒輪的傳動(dòng)性能,如承載能力、振動(dòng)特性以及工作壽命等,直接影響其潛在的應(yīng)用前景,而輪齒在載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變表現(xiàn)也是影響這些傳動(dòng)性能的重要因素。為了揭示雙曲型法向圓弧齒輪的應(yīng)力應(yīng)變與設(shè)計(jì)參數(shù)之間的關(guān)系,本研究在齒廓點(diǎn)嚙合化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,利用有限元法來探尋輪齒應(yīng)力應(yīng)變的變化規(guī)律,為這種齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)與健康診斷提供指導(dǎo)方向。本文的主要工作內(nèi)容如下:(1)根據(jù)雙曲型法向圓弧齒輪嚙合原理,從齒廓失配共軛思想出發(fā)給出雙曲型法向圓弧齒輪點(diǎn)接觸副的設(shè)計(jì)方法,推導(dǎo)齒面準(zhǔn)線的矢徑方程,確定齒輪副完整的齒面方程,分析齒面的幾何學(xué)特性,推算共軛齒面的誘導(dǎo)曲率。(2)以赫茲接觸理論為指導(dǎo),確定齒面間瞬時(shí)接觸域,并在計(jì)算瞬時(shí)載荷力的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)齒面理論接觸應(yīng)力的計(jì)算公式;進(jìn)行雙曲型法向圓弧齒輪副有限元接觸模型的求解,將仿真結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果比較,驗(yàn)證有限元法的可行性。(3)分別基于齒面和基于齒面準(zhǔn)線來分析輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)情況,推導(dǎo)基于齒面準(zhǔn)線的滑動(dòng)率公式,在數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上揭示滑動(dòng)率的變化規(guī)律,分析雙曲型法向圓弧齒輪副的滑動(dòng)特性。(4)考慮齒數(shù)、模數(shù)、齒形半徑差、壓力角和齒根過渡圓弧半徑等設(shè)計(jì)參數(shù)的影響,利用有限元法考查不同嚙合位置處齒輪副在載荷和約束的作用下齒面接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力和輪齒應(yīng)變,探尋主要設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)輪齒應(yīng)力與應(yīng)變的影響規(guī)律。綜上所述,本文在精準(zhǔn)建立雙曲型法向圓弧齒輪點(diǎn)接觸副有限元模型的基礎(chǔ)上,分析討論了齒輪副主要設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)輪齒應(yīng)力、應(yīng)變的影響規(guī)律。研究結(jié)論將為雙曲型法向圓弧齒輪副的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與健康診斷提供重要的理論參考。
【學(xué)位授予單位】：南通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH132.41
【圖文】：

究的內(nèi)容還很豐富�；陔p曲型法向圓弧齒輪的理論基礎(chǔ)，結(jié)合上述研究方法，本課題將基于有限元法建立雙曲型法向圓弧齒輪副的有限元接觸模型，分析其主要設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)齒面間應(yīng)力與應(yīng)變的影響規(guī)律。1.3 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線本課題以雙曲型法向圓弧齒輪為研究對(duì)象，在齒廓點(diǎn)嚙合化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，確定齒輪全齒廓的數(shù)學(xué)模型，開展共軛齒面的誘導(dǎo)曲率分析；結(jié)合赫茲接觸理論，推導(dǎo)齒面接觸應(yīng)力的計(jì)算公式；考慮主要設(shè)計(jì)參數(shù)的影響，求解多對(duì)齒輪副的接觸有限元模型，分析齒輪副在嚙合過程中齒根彎曲應(yīng)力、齒面接觸應(yīng)力與應(yīng)變的變化規(guī)律。本文的主要內(nèi)容分為以下兩點(diǎn)：（1）分析雙曲型法向圓弧齒輪齒面的幾何學(xué)特性，求解共軛齒面的誘導(dǎo)曲率，在赫茲接觸理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)齒面理論接觸應(yīng)力公式；（2）對(duì)不同設(shè)計(jì)參數(shù)下雙曲型法向圓弧齒輪的接觸有限元模型進(jìn)行計(jì)算求解，分析不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)齒輪副齒根彎曲應(yīng)力、齒面接觸應(yīng)力與應(yīng)變的影響。本課題的具體技術(shù)路線為：

2.1 齒廓數(shù)學(xué)模型2.1.1 齒輪坐標(biāo)系雙曲型法向圓弧齒輪是用于傳遞相互垂直的交錯(cuò)軸之間的力和運(yùn)動(dòng)。如圖2.1所示，在小齒輪準(zhǔn)面喉圓的圓心1O 處建立小齒輪坐標(biāo)系 1111O XYZ,坐標(biāo)軸方向的單位矢量標(biāo)架為 1111O ijk。其中，1X 的方向由1O 指向2O ，1Z 為小齒輪的回轉(zhuǎn)軸位置。類似地，設(shè)置大齒輪坐標(biāo)系為 2222O XYZ，坐標(biāo)軸的方向單位矢量標(biāo)架為 2222O ijk。這里，2X 的方向由2O 指向1O ，2Z 為大齒輪的回轉(zhuǎn)軸位置。經(jīng)分析

南通大學(xué)碩士學(xué)位論文( ) 2( ) 1 1 1 1 1 1 112 2 21( )2 1 1 1 12( ) ( ) ( ) 1 1 1 1 1 1 13 1 22 2 21sin ( ) cos (cos ( ) sin )=cos ( sin )sin ( ) coscos ( ) sin (cos ( ) sin )cos ( sin )rp Pppp p pdds R e e kee e ke e ke e e（2.9）這里，小齒輪準(zhǔn)線的弧微分pds 為：( ) 2 2 21 1 1 1cos ( sin )rp Pds d R d R （2.10）(t)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2784254