多齿轮马达理论及摩擦磨损实验研究

论文摘要

普通齿轮马达是一种动力输出液压元件。其结构简单、工作环境要求较低、成本较低,但同时其输出转矩脉动大、径向力不平衡、工作噪声大。多齿轮马达是基于普通齿轮马达提出的新型动力输出液压元件。其在一定程度上解决了普通齿轮马达径向力不平衡,输出转矩脉动大的缺点。在综合分析多齿轮马达的工作原理后,对多齿轮马达齿轮的径向液压力、啮合力进行了理论分析。分析结果表明,其中心轮径向液压力、啮合力基本平衡；同等条件下,行星轮受力也得到了降低。建立多齿轮马达实体模型,对马达的重要部件壳体、齿轮及轴套采用ANSYS软件对其进行了有限元分析,为优化多齿轮马达结构参数及样机设计奠定了基础。对多齿轮马达的输出转矩特性进行了理论分析,采用MATLAB软件对转矩特性进行了仿真,仿真结果印证了理论分析的正确性,表明多齿轮马达在转矩脉动幅度和脉动频率等方面都得到了较大改善。最后在摩擦磨损试验机上对五种材料进行了摩擦磨损实验,对实验数据进行了分析对比,最终选择一种摩擦磨损性能较好的材料来制作轴套,希望能够通过这种方法来降低齿轮马达的端面泄漏并提高齿轮马达的工作寿命。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 液压马达研究的概况和发展趋势
• 1.2 摩擦学发展现状及趋势
• 1.3 本课题研究的意义
• 1.4 论文的主要研究内容
• 2 多齿轮马达的静力学特性及有限元仿真
• 2.1 多齿轮马达的结构原理
• 2.2 多齿轮马达排量、流量及输出转矩
• 2.3 多齿轮马达静态力分析
• 2.3.1 中心轮静态液压力分析
• 2.3.2 中心轮啮合力分析
• 2.3.3 多齿轮马达卫星轮径向力分析
• 2.4 浮动轴套的工作原理
• 2.5 多齿轮马达的有限元分析
• 2.5.1 有限元的发展及基本思想
• 2.5.2 多齿轮马达壳体有限元分析和计算
• 2.5.3 轴套的有限元分析
• 2.6 啮合齿轮的有限元分析
• 2.7 小结
• 3 多齿轮马达转矩特性分析
• 3.1 齿轮马达转矩特性基础理论
• 3.2 研究过程相关术语说明
• 3.3 多齿轮马达啮合点位移
• 3.3.1 从动轮啮合点分析
• 1=3k₁）啮合点位移'>3.3.2 多齿轮马达（z₁=3k₁）啮合点位移
• 1=3k₁+1）啮合点位移'>3.3.3 多齿轮马达（z₁=3k₁+1）啮合点位移
• 1=3k₁+2）啮合点位移'>3.3.4 多齿轮马达（z₁=3k₁+2）啮合点位移
• 3.4 理论转矩特性分析
• 3.4.1 转矩特性概述
• 1=3k₁型多齿轮马达'>3.4.2 z₁=3k₁型多齿轮马达
• 1=3k₁+1型多齿轮马达'>3.4.3 z₁=3k₁+1型多齿轮马达
• 1=3k₁+2型多齿轮马达'>3.4.4 z₁=3k₁+2型多齿轮马达
• 3.5 转矩特性的计算机仿真
• 3.5.1 第一种多齿轮马达
• 3.5.2 第二种多齿轮马达
• 3.5.3 第三种多齿轮马达
• 3.6 小结
• 4 摩擦磨损实验内容与方法
• 4.1 引言
• 4.2 摩擦磨损实验
• 4.2.1 实验设备及工作原理
• 4.2.2 实验过程
• 4.3 摩擦磨损实验结果分析
• 4.3.1 大止推圈摩擦磨损实验结果及分析
• 4.3.2 小止推圈实验结果及分析
• 4.3.3 销副实验结果及分析
• 4.4 五种材料摩擦磨损性能分析
• 4.4.1 铸造铅青铜摩擦磨损性能分析
• 4.4.2 ZL108摩擦磨损性能分析
• 4.4.3 SU8304摩擦磨损性能分析
• 4.4.4 GCr15摩擦磨损性能分析
• 4.4.5 聚四氟乙烯摩擦磨损性能分析
• 4.5 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果
• 攻读硕士学位期间发表的论文