行星式多級(jí)端面齒輪變速裝置(Multispeed Face Gears Transmission Device,簡(jiǎn)稱MFGTD)是一種將端面齒輪引入到多級(jí)行星傳動(dòng)系統(tǒng)中的新型傳動(dòng)裝置,既能實(shí)現(xiàn)多種傳動(dòng)比變化,靈活地?cái)U(kuò)展單級(jí)端面齒輪的速比區(qū)域;又能提效節(jié)能、精簡(jiǎn)傳動(dòng)級(jí)數(shù)、優(yōu)化支承結(jié)構(gòu)、提高承載能力。本文以端面齒輪雙鼓構(gòu)型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵理論問(wèn)題作為切入點(diǎn),以削除嚙合干涉、提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和承載能力為目標(biāo),解決雙鼓齒面構(gòu)型優(yōu)化、高精度加工與承載性能等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)改變嚙合齒數(shù)、壓力角、輸入轉(zhuǎn)速和負(fù)載等條件對(duì)其嚙合特性、接觸強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究,優(yōu)化確立雙鼓齒面的幾何形狀和邊界條件。通過(guò)樣機(jī)的制造和齒面精度檢測(cè),確立具備高承載能力的雙鼓齒面形貌特征參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,以提升行星式MFGTD的傳動(dòng)性能和變速平順性為目標(biāo),圍繞行星齒輪的均載分流特性和傳動(dòng)效率開(kāi)展研究,利用數(shù)值模擬方法建立了傳動(dòng)誤差和傳動(dòng)效率求解模型,詳細(xì)分析了各因素對(duì)其運(yùn)動(dòng)特性的影響。論文主要的研究包括:(1)建立雙鼓構(gòu)型設(shè)計(jì)及參數(shù)敏感度分析模型。由于齒輪無(wú)法避免設(shè)計(jì)和制造誤差、受載變形以及實(shí)際嚙合過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)和偏載等諸多因數(shù)的影...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題來(lái)源
    1.2 研究背景和意義
        1.2.1 研究背景
        1.2.2 研究意義
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 端面齒輪設(shè)計(jì)及嚙合性能研究現(xiàn)狀
            1.3.1.1 端面齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及加工技術(shù)研究現(xiàn)狀
            1.3.1.2 端面齒輪嚙合接觸性能研究現(xiàn)狀
            1.3.1.3 端面齒輪運(yùn)動(dòng)學(xué)特性研究現(xiàn)狀
            1.3.1.4 端面齒輪動(dòng)力學(xué)特性研究現(xiàn)狀
        1.3.2 齒輪修形及其力學(xué)特性研究現(xiàn)狀
            1.3.2.1 齒輪鼓形修形及承載特性研究現(xiàn)狀
            1.3.2.2 鼓形齒輪碰撞沖擊特性研究現(xiàn)狀
        1.3.3 行星齒輪嚙合接觸特性及動(dòng)態(tài)特性研究現(xiàn)狀
            1.3.3.1 行星齒輪結(jié)嚙合接觸特性研究現(xiàn)狀
            1.3.3.2 行星齒輪動(dòng)態(tài)特性研究現(xiàn)狀
        1.3.4 行星傳動(dòng)裝置傳動(dòng)性能研究現(xiàn)狀
            1.3.4.1 行星傳動(dòng)裝置均載特性研究現(xiàn)狀
            1.3.4.2 行星傳動(dòng)裝置振動(dòng)特性研究現(xiàn)狀
    1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
    1.5 主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 主要研究?jī)?nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線
第二章 雙鼓齒面端面齒輪設(shè)計(jì)理論及樣機(jī)加工研究
    2.1 引言
    2.2 雙鼓齒面方程推導(dǎo)
        2.2.1 雙鼓修形理論
            2.2.1.1 齒廓修形
            2.2.1.2 齒向修形
            2.2.1.3 雙鼓修形
        2.2.2 圓柱齒輪雙鼓齒面方程
            2.2.2.1 修形齒條齒面方程
            2.2.2.2 齒條刀具齒輪與圓柱齒輪齒廓修形齒面方程
            2.2.2.3 刀具產(chǎn)形齒輪齒向修形齒面方程
            2.2.2.4 圓柱齒輪雙鼓齒面方程
        2.2.3 端面齒輪雙鼓齒面方程
            2.2.3.1 刀具齒輪與端面齒輪嚙合處的相對(duì)坐標(biāo)系的建立與轉(zhuǎn)換
            2.2.3.2 刀具齒輪與端面齒輪嚙合處的相對(duì)速度
            2.2.3.3 雙鼓齒面嚙合方程
            2.2.3.4 端面齒輪雙鼓齒面方程的建立
    2.3 端面齒輪雙鼓齒面構(gòu)型仿真
        2.3.1 單級(jí)端面齒輪修形建模
        2.3.2 多級(jí)端面齒輪裝配建模
    2.4 端面齒輪復(fù)雜曲面多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑銷(xiāo)加工方法研究
        2.4.1 數(shù)控銑銷(xiāo)加工機(jī)理
        2.4.2 端面齒輪數(shù)控銑銷(xiāo)加工方法
            2.4.2.1 刀位嚙合計(jì)算
            2.4.2.2 機(jī)床參數(shù)變換
        2.4.3 加工誤差對(duì)端面齒輪齒面精度的影響
            2.4.3.1 刀具齒面誤差的影響
            2.4.3.2 刀具軸向竄動(dòng)誤差影響
            2.4.3.3 刀具徑向跳動(dòng)誤差影響
            2.4.3.4 工件擺動(dòng)誤差影響
            2.4.3.5 機(jī)床各軸運(yùn)動(dòng)誤差影響
    2.5 實(shí)物樣機(jī)加工
    2.6 本章小結(jié)
第三章 雙鼓齒面端面齒輪嚙合性能及接觸強(qiáng)度特性分析
    3.1 引言
    3.2 雙鼓齒面端面齒輪接觸模型
        3.2.1 端面齒輪雙鼓齒面點(diǎn)接觸傳動(dòng)接觸軌跡
        3.2.2 端面齒輪加載時(shí)的接觸區(qū)域
        3.2.3 端面齒輪加載接觸變形計(jì)算
        3.2.4 端面齒輪加載齒間載荷分配
        3.2.5 端面齒輪齒面接觸應(yīng)力分析
    3.3 雙鼓齒面端面齒輪強(qiáng)度條件
        3.3.1 端面齒輪齒面接觸強(qiáng)度
        3.3.2 端面齒輪齒根彎曲強(qiáng)度
    3.4 端面齒輪TCA有限元分析模型
        3.4.1 靜態(tài)接觸控制方程及接觸條件
            3.4.1.1 靜力學(xué)基本控制方程
            3.4.1.2 法向接觸條件
            3.4.1.3 切向接觸條件
            3.4.1.4 靜態(tài)接觸受力條件
        3.4.2 靜載條件下的強(qiáng)度特性有限元分析
        3.4.3 鼓形量對(duì)嚙合接觸強(qiáng)度的影響
        3.4.4 摩擦系數(shù)對(duì)嚙合接觸強(qiáng)度的影響
        3.4.5 端面齒輪固有特性分析
            3.4.4.1 鼓形量的模態(tài)特征分析
            3.4.4.2 齒面摩擦系數(shù)的模態(tài)特征分析
    3.5 端面齒輪LTCA模型
        3.5.1 動(dòng)態(tài)接觸控制方程及接觸條件
            3.5.1.1 完全Lagrange方程
            3.5.1.2 罰函數(shù)方程
            3.5.1.3 動(dòng)態(tài)接觸時(shí)的有效載荷
        3.5.2 鼓形量對(duì)加載嚙合接觸強(qiáng)度的影響
        3.5.3 摩擦系數(shù)對(duì)加載嚙合接觸強(qiáng)度的影響
        3.5.4 轉(zhuǎn)速對(duì)加載嚙合接觸強(qiáng)度的影響
    3.6 多級(jí)端面齒輪VSII模型
        3.6.1 級(jí)間沖擊模型的建立
            3.6.1.1 嚙合沖擊速度
            3.6.1.2 嚙合沖擊動(dòng)能
            3.6.1.3 嚙合沖擊力
        3.6.2 VSII模型假設(shè)
        3.6.3 變速級(jí)間沖擊強(qiáng)度特性分析
    3.7 本章小結(jié)
第四章 端面齒輪的耦合動(dòng)力學(xué)特性分析
    4.1 引言
    4.2 多級(jí)端面齒輪耦合振動(dòng)模型的建立
        4.2.1 單/多級(jí)耦合振動(dòng)模型
        4.2.2 耦合振動(dòng)方程
    4.3 耦合振動(dòng)模型動(dòng)態(tài)特性主要表征參數(shù)
        4.3.1 等效質(zhì)量
        4.3.2 綜合嚙合剛度
            4.3.2.1 圓柱齒輪嚙合剛度
            4.3.2.2 端面齒輪嚙合剛度
            4.3.2.3 端面齒輪副綜合嚙合剛度
        4.3.3 等效支承剛度
            4.3.3.1 圓柱齒輪支承剛度
            4.3.3.2 端面齒輪支承剛度
        4.3.4 等效阻尼
            4.3.4.1 等效嚙合阻尼
            4.3.4.2 扭轉(zhuǎn)阻尼
            4.3.4.3 支承阻尼
    4.4 傳動(dòng)系統(tǒng)激勵(lì)影響分析
        4.4.1 系統(tǒng)內(nèi)部主要激勵(lì)
            4.4.1.1 綜合傳動(dòng)誤差激勵(lì)
            4.4.1.2 齒面摩擦激勵(lì)
            4.4.1.3 時(shí)變剛度激勵(lì)
            4.4.1.4 齒側(cè)間隙激勵(lì)
        4.4.2 外部主要激勵(lì)
            4.4.2.1 加載轉(zhuǎn)速激勵(lì)
            4.4.2.2 負(fù)載激勵(lì)
    4.5 端面齒輪耦合振動(dòng)微分方程求解
        4.5.1 耦合振動(dòng)微分動(dòng)力學(xué)方程求解方法
        4.5.2 主要參數(shù)定義及選取
        4.5.3 端面齒輪線性動(dòng)力學(xué)特性分析
            4.5.3.1 變速級(jí)數(shù)對(duì)系統(tǒng)線性動(dòng)力學(xué)特性的影響
            4.5.3.2 摩擦系數(shù)對(duì)系統(tǒng)線性動(dòng)力學(xué)特性的影響
            4.5.3.3 加載轉(zhuǎn)速對(duì)系統(tǒng)線性動(dòng)力學(xué)特性的影響
        4.5.4 端面齒輪非線性動(dòng)力學(xué)特性分析
            4.5.4.1 摩擦系數(shù)對(duì)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性的影響
            4.5.4.2 傳動(dòng)誤差對(duì)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性的影響
            4.5.4.3 激勵(lì)頻率對(duì)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性的影響
    4.6 本章小結(jié)
第五章 行星式多級(jí)端面齒輪變速裝置傳動(dòng)性能研究
    5.1 引言
    5.2 傳動(dòng)原理及變速機(jī)理分析
    5.3 傳動(dòng)比及運(yùn)動(dòng)關(guān)系分析
    5.4 功率流與傳動(dòng)效率分析
        5.4.1 各構(gòu)件的功率流分析
        5.4.2 系統(tǒng)構(gòu)件間的功率分配關(guān)系
        5.4.3 傳動(dòng)效率的計(jì)算公式
            5.4.3.1 嚙合傳動(dòng)效率分析
            5.4.3.2 傳動(dòng)比對(duì)嚙合效率的影響
            5.4.3.3 端面齒輪齒數(shù)對(duì)嚙合效率的影響
            5.4.3.4 壓力角對(duì)嚙合效率的影響
            5.4.3.5 摩擦系數(shù)對(duì)嚙合效率的影響
        5.4.4 功率流分配關(guān)系對(duì)傳動(dòng)效率的影響
    5.5 靜力學(xué)均載特性分析
        5.5.1 差動(dòng)輪/行星輪個(gè)數(shù)對(duì)靜力學(xué)均載特性的影響
        5.5.2 齒數(shù)對(duì)靜力學(xué)均載特性的影響
        5.5.3 輸入扭矩對(duì)靜力學(xué)均載特性的影響
    5.6 動(dòng)力學(xué)均載特性分析
        5.6.1 各構(gòu)件動(dòng)態(tài)嚙合力求解
        5.6.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)均載系數(shù)分析
        5.6.3 動(dòng)力學(xué)均載系數(shù)主要影響因素
            5.6.3.1 差動(dòng)輪/行星輪布置個(gè)數(shù)及安裝角度的影響
            5.6.3.2 綜合誤差的影響
            5.6.3.3 嚙合剛度的影響
            5.6.3.4 輸入轉(zhuǎn)速的影響
    5.7 本章小結(jié)
第六章 多級(jí)端面齒輪表面精度檢測(cè)及傳動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.1 引言
    6.2 雙鼓齒面齒面精度檢測(cè)
        6.2.1 齒面偏差及齒面接觸區(qū)域測(cè)量
        6.2.2 三坐標(biāo)儀齒面檢測(cè)
        6.2.3 給定采樣點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行齒面自適應(yīng)采樣
        6.2.4 端面齒輪齒面檢測(cè)試驗(yàn)分析
            6.2.4.1 加工精度檢測(cè)
            6.2.4.2 嚙合齒面誤差檢測(cè)
            6.2.4.3 負(fù)載變形量檢測(cè)
    6.3 多級(jí)端面齒輪變速裝置傳動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)
        6.3.1 實(shí)驗(yàn)條件及原理
        6.3.2 傳動(dòng)誤差實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        6.3.3 傳動(dòng)效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        6.3.4 變速條件下的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析
            6.3.4.1 減速過(guò)程的傳動(dòng)誤差
            6.3.4.2 加速過(guò)程的傳動(dòng)誤差
            6.3.4.3 減速過(guò)程的傳動(dòng)效率
            6.3.4.4 加速過(guò)程的傳動(dòng)效率
    6.4 多級(jí)端面齒輪變速裝置振動(dòng)特性試驗(yàn)
        6.4.1 實(shí)驗(yàn)條件及原理
        6.4.2 輸入轉(zhuǎn)速對(duì)振動(dòng)特性的影響
            6.4.2.1 一級(jí)端面齒輪不同輸入轉(zhuǎn)速條件下的振動(dòng)特性結(jié)果分析
            6.4.2.2 二級(jí)端面齒輪不同輸入轉(zhuǎn)速條件下的振動(dòng)特性結(jié)果分析
            6.4.2.3 三級(jí)端面齒輪不同輸入轉(zhuǎn)速條件下的振動(dòng)特性結(jié)果分析
        6.4.3 負(fù)載對(duì)振動(dòng)特性的影響
            6.4.3.1 一級(jí)端面齒輪不同負(fù)載條件下的振動(dòng)特性結(jié)果分析
            6.4.3.2 二級(jí)端面齒輪不同負(fù)載條件下的振動(dòng)特性結(jié)果分析
            6.4.3.3 三級(jí)端面齒輪不同負(fù)載條件下的振動(dòng)特性結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    全文總結(jié)
    主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)
    研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號(hào)：3766787