高精度同步传动中斜齿轮磨损的数值计算

论文摘要

齿轮是典型的线接触类零件,而且在现代机械工程中应用广泛,渐开线斜齿轮因其传递力矩大,传动平稳冲击小,在精度要求高的重要场合使用的更广。本文研究应用于化工过程生产中的渐开线斜齿轮减速器,其特点为齿轮传递的功率小,负载恒定,要求传动比精度高。但是渐开线斜齿轮减速器经过长时间的工作以后,轮齿齿面会慢慢发生磨损,磨损以后的齿廓会发生变化,不再是理想的渐开线,从而导致齿轮的接触条件也随着变化,传动速度不再稳定,影响化工生产的质量,因此研究渐开线斜齿轮的磨损有重要的意义。本文首先介绍磨损计算的发展过程,并总结了目前国内外渐开线圆柱齿轮磨损的实验技术以及仿真技术的发展现状,介绍了齿轮磨损的机理和三种齿轮磨损计算原理,采用线接触类零件磨损计算的通用模型为基础,结合数值计算的方法,将齿轮的齿廓离散成若干个接触点,把齿轮磨损的动态过程离散化成若干个准静态的过程,并且利用考虑磨损过程中渐开线斜齿轮齿廓动态变化的磨损数值计算的数学模型,分别计算每个准静态过程中每个离散接触点的磨损高度,以及由于磨损对传动比精度的影响,并对渐开线斜齿轮进行仿真,计算磨损以后齿轮的传动比精度,然后分析其他因素对齿轮传动精度的影响。主要工作包括:将渐开线直齿轮的磨损计算模型转化为渐开线斜齿轮,计算齿廓上离散接触点上的状态参数,并且判定各个接触点的啮合情况,计算各个离散接触点的磨损高度,瞬时传动比以及传动比精度,进一步分析齿轮的输入功率以及机械功率对齿轮磨损的影响,对比渐开线直齿轮的磨损后的传动比精度,最后提出减少渐开线斜齿轮减速器磨损的具体措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.2 磨损计算方法的发展
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 工程试验技术
• 1.3.2 仿真技术
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 齿轮磨损机理
• 2.1 齿轮的主要失效形式
• 2.2 磨损的过程曲线
• 2.3 齿轮磨损的分类
• 2.4 齿轮耐磨性的计算
• 2.5 齿轮磨损计算模型
• 2.5.1 Archard 磨损计算模型
• 2.5.2 磨粒磨损计算模型
• 2.5.3 线接触零件磨损计算通用模型
• 2.6 齿轮磨损的影响因素
• 2.6.1 内部因素
• 2.6.2 外部因素
• 2.7 齿轮磨损修复方法
• 2.8 本章小结
• 第3章 渐开线斜齿轮的数学模型
• 3.1 渐开线斜齿轮
• 3.1.1 渐开线斜齿轮齿廓形成原理
• 3.1.2 渐开线斜齿轮的优缺点
• 3.2 基本尺寸的计算
• 3.3 坐标系的建立
• 3.3.1 角度的计算
• 3.3.2 初始角度的计算
• 3.3.3 坐标的计算
• 3.3.4 曲率半径的计算
• 3.3.5 相对滑动系数的计算
• 3.3.6 重合度的计算
• 3.3.7 单双齿啮合区的计算
• 3.3.8 齿轮受力的计算
• 3.3.9 磨损矢量方向的计算
• 3.3.10 啮合边界外点的计算
• 3.3.11 接触点坐标的计算
• 3.3.12 附加转角的计算
• 3.3.13 共轭条件的计算
• 3.3.14 赫兹接触压力的计算
• 3.3.15 瞬时传动比和磨损量的计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 仿真结果与分析
• 4.1 仿真过程
• 4.2 渐开线斜齿轮的基本参数
• 4.3 仿真结果
• 4.3.1 未磨损状态
• 4.3.2 磨损以后的状态
• 4.4 输入功率对齿轮磨损的影响
• 4.5 齿轮机械功率对磨损的影响
• 4.6 渐开线直齿轮的磨损
• 4.7 降低渐开线斜齿轮磨损的措施
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历