面齿轮传动啮合特性分析

论文摘要

面齿轮传动是一种新型齿轮传动方式。在高速场合,面齿轮传动具有体积小、寿命长、分流效果好等优点。面齿轮传动的刚度和强度严重影响其工作性能,尤其传动误差等动态力学特性直接影响面齿轮传动工作寿命和噪声。本文研究了面齿轮几何模型的构建、面齿轮数控插齿仿真加工,以及面齿轮传动强度计算等内容,分析了面齿轮的接触区域、接触应力和弯曲应力、承载能力及传动性能,为面齿轮在实际工程中应用提供了一定的基础。本文主要完成以下研究工作：(1).根据面齿轮的啮合原理,建立了面齿轮齿面方程和齿面过渡曲面方程,推导面齿轮不发生齿顶变尖的最大外半径和齿根根切的最小内半径。根据面齿轮齿面方程及圆柱齿轮齿面方程分别构建了面齿轮的几何模型和直齿圆柱齿轮模型。(2).根据面齿轮范成法加工原理,基于VERICUT数控仿真加工平台,设计了完整的面齿轮插齿仿真加工流程,构建了面齿轮插齿加工刀具,完成了面齿轮插齿机床控制文件的定制,推导了面齿轮插齿加工机床运动关系,得到了面齿轮仿真加工实体模型,并对插齿仿真加工的模型进行了检测分析。(3).根据非线性加载接触分析的边界条件,基于ABAQUS有限元分析平台,建立面齿轮传动有限元分析模型。采用圆柱齿轮驱动面齿轮的方式,分别对轻载、中载和重载三种工况下的面齿轮传动进行有限元计算。(4).通过有限元计算,将得出的轻载、中载、重载三种工况下面齿轮传动的接触区域、接触应力、弯曲应力等啮合特性分别进行对比,并分析不同的载荷工况下面齿轮传动误差、载荷分布系数对面齿轮传动啮合特性产生的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 面齿轮啮合特性研究概况
• 1.2.1 面齿轮传动
• 1.2.2 面齿轮啮合理论的研究
• 1.2.3 面齿轮接触应力的研究
• 1.2.4 面齿轮弯曲应力研究
• 1.2.5 面齿轮加工制造的研究
• 1.2.6 面齿轮疲劳实验
• 1.3 国内研究现状
• 1.4 本论文研究内容
• 第二章 面齿轮啮合理论
• 2.1 引言
• 2.2 面齿轮齿面方程
• 2.2.1 加工坐标系的建立
• 2.2.2 刀具方程的建立
• 2.2.3 面齿轮齿面方程
• 2.3 面齿轮防根切和变尖计算
• 2.3.1 面齿轮防止根切计算
• 2.3.2 面齿轮防止齿顶变尖的计算
• 2.4 面齿轮三维可视化
• 2.5 本章小结
• 第三章 面齿轮虚拟仿真加工
• 3.1 面齿轮加工方法
• 3.2 插齿加工
• 3.2.1 插齿加工原理
• 3.2.2 面齿轮插齿仿真加工流程
• 3.3 面齿轮仿真加工模型
• 3.3.1 建立机床模型
• 3.3.2 构建刀具模型
• 3.3.3 工件模型的构建
• 3.4 面齿轮加工机床运动关系调整
• 3.4.1 面齿轮加工机床运动关系调整
• 3.4.2 面齿轮加工机床数控程序
• 3.5 面齿轮虚拟仿真加工
• 3.5.1 面齿轮虚拟仿真加工过程
• 3.5.2 仿真结果分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 面齿轮传动有限元模型
• 4.1 面齿轮传动有限元边界条件
• 4.1.1 面齿轮传动加载有限元接触问题基本方程和边界条件
• 4.1.2 接触条件
• 4.2 面齿轮网格划分方法
• 4.2.1 ABAQUS网格划分方法及对比
• 4.2.2 实体分割技术
• 4.2.3 面齿轮网格划分方法
• 4.3 面齿轮传动有限元分析前处理
• 4.3.1 面齿轮传动五齿有限元模型的建立
• 4.3.2 面齿轮传动有限元模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 面齿轮传动啮合特性分析
• 5.1 面齿轮传动啮合特性分析
• 5.1.1 五齿模型接触应力
• 5.1.2 面齿轮传动弯曲应力
• 5.1.3 面齿轮传递误差分析
• 5.1.4 面齿轮传动重合度分析
• 5.1.5 面齿轮传动齿面接触力分析
• 5.1.6 面齿轮载荷分布系数
• 5.2 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 论文研究和成果
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文