中心距误差对准端面双圆弧齿轮啮合特性研究

论文摘要

齿轮装配误差的存在改变了齿面接触位置及接触区域,对轮齿的接触应力和弯曲应力产生很大影响,同时还会引起振动和噪音。随着对齿轮传动的平稳性与噪声的要求越来越高,误差对圆弧齿轮影响问题日益突出。作为能有效降低接触位置对误差敏感性的圆弧齿轮—准端面双圆弧齿轮一经提出就备受关注。本课题研究的目的是中心距误差对双圆弧齿轮的(准端面双圆弧齿轮和法面双圆弧齿轮)啮合特性的敏度,中心距误差对准端面双圆弧齿轮接触应力和弯曲应力的影响,以及如何表征中心距误差对双圆弧齿轮的敏度。本文通过研究中心距误差对双圆弧齿轮接触点位置的关系,并依据此关系运用Pro/E对齿轮进行建模,采用Ansys/Workbench对模型进行分析,最终得出中心距误差对双圆弧齿轮的敏度。所做的主要内容包括:1、应用空间啮合原理得出了准端面双圆弧齿轮的通用齿面方程、端面齿廓方程、接触线方程和啮合线方程。同时,研究了准端面双圆弧齿轮的基本齿形以及影响中心距误差对齿轮敏度的相关参数。2、根据齿轮啮合理论对一对齿轮的啮合进行分析,建立了存在中心距误差时齿轮的啮合模型,推导出了中心距误差与啮合角变化值之间的关系以及存在中心距误差时准端面双圆弧齿轮的接触线方程和啮合线方程,并研究了表征中心距误差对双圆弧齿轮敏度的系数。3、推导出准端面圆弧齿轮的相对曲率,并分析了中心误差和相对曲率的关系。4、借助Pro/E做出准端面双圆弧齿轮模型并且通过使用Program进行程序设计,实现了由参数驱动的自动模型生成。从而实现了对准端面双圆弧齿轮轮齿的参数化设计。5、将准端面双圆弧齿轮的三维有限元模型通过对中心距和齿轮的接触线的约束等操作进行装配后导入Ansys/Workbench有限元分析软件,通过有限元程序的前后处理模块,对啮合齿轮组件进行弯曲应力和接触应力的有限元分析。6、分析设定中心距误差对准端面双圆弧齿轮的灵敏度,得出准端面双圆弧齿轮的接触应力和弯曲应力随设定中心距误差的变化情况。通过本文工作,得出中心距误差对准端面双圆弧齿轮敏感性小于其对法面双圆弧齿轮的敏感性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 圆弧齿轮概述
• 1.2 国内外圆弧齿轮的研究状况综述
• 1.2.1 国外圆弧齿轮研究状况
• 1.2.2 国内圆弧齿轮研究状况
• 1.3 本课题主要内容与研究方法
• 1.4 本章小结
• 第二章 准端面双圆弧齿轮传动的啮合原理分析
• 引言
• 2.1 圆弧齿轮基准齿形
• 2.1.1 基准齿形简介
• 2.1.2 准端面双圆弧齿轮的齿形研究
• 2.1.3 圆弧齿轮主要齿形参数的选择和影响中心距敏度的参数
• 2.2 准端面双圆弧齿轮基本齿条齿面方程
• 2.3 准端面双圆弧齿轮齿面方程
• 2.4 准端面双圆弧齿轮的端面齿廓
• 2.5 准端面双圆弧齿轮啮合特性
• 2.6 中心距误差对准端面双圆弧齿轮的敏度
• 2.6.1 几何模型与符号说明[24]
• 2.6.2 存在中心距误差时齿廓啮合位置的变化
• 2.6.3 中心距误差与传动比以及压力角的关系
• 2.6.4 中心距误差ΔL 与压力角的变化值Δα的关系
• 2.7 中心距误差敏度的表征系数
• 2.8 齿面相对曲率与接触应力的理论分析
• 2.8.1 曲面的曲率
• 2.8.2 共轭齿面的相对曲率
• 2.8.3 准端面双圆弧齿面相对主曲率公式的推导
• 2.9 本章小结
• 第三章 存在中心距误差时准端面双圆弧齿轮的建模
• 引言
• 3.1 准端面双圆弧齿轮的三维构建
• 3.1.1 齿轮齿廓的精确创建
• 3.1.2 齿轮轮体的造型
• 3.1.3 齿轮齿面的形成
• 3.1.4 完成齿轮创建以及添加孔特征
• 3.2 准端面双圆弧齿轮啮合迹线的创建
• 3.3 其他双圆弧齿轮的创建
• 3.3.1 编写参数修改程序
• 3.3.2 参数化模型的再生
• 3.4 建立三齿模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 准端面双圆弧齿轮的接触分析
• 引言
• 4.1 ANSYS Workbench 软件简介
• 4.2 准端面圆弧齿轮的模型处理
• 4.2.1 参数化有限元模型的建立
• 4.2.2 组件模型的装配和位置调整
• 4.2.3 导入ANSYS Workbench
• 4.3 准端面双圆弧齿轮的有限元模型前处理
• 4.3.1 有限元网格的划分
• 4.3.2 约束与加载
• 4.3.3 材料与接触设置
• 4.3.4 建立静态分析求解目标
• 4.4 有限元计算结果的分析
• 4.4.1 齿面接触应力
• 4.5 本章小结
• 第五章中心距误差对准端面双圆弧齿轮的敏度分析
• 引言
• 5.1 接触应力对中心距误差的敏度分析
• 5.1.1 存在中心距误差时双圆弧齿轮的接触应力
• 5.1.2 接触应力随中心距误差的变化的理论分析
• 5.2 弯曲应力对中心距误差的敏度分析
• 5.2.1 弯曲应力分析
• 5.2.2 对中心距敏度分析
• 5.3 对中心距误差的初步认识与中心距误差敏度表征
• 5.4 本章小结
• 第六章结论和展望
• 6.1 本文所做的工作
• 6.2 本课题进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读研究生期间发表的文章