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高速渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓修形技术研究

作　者: 孔贤
导　师: 康敏
学　校: 南京农业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 高速渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓修形 Pro/E ANSYS-Workbench
分类号: TG61
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

渐开线斜齿轮的接触线是倾斜的,其重合度较大,且一对轮齿是逐渐啮入并逐渐啮出的,所以斜齿轮有传动平稳、承载能力大等优点。在高速传动装置中,一般都是采用渐开线斜齿轮作为传动齿轮的。但是由于制造、安装误差以及运行中受力变形等情况,导致斜齿轮在啮合的过程中不能按照理论啮合线啮合和啮出,造成冲击、振动、载荷分布不均匀等不良影响。这种不利的影响在高速传动装置中会被进一步放大,而高速传动设备的要求是平稳可靠,所以进行高速渐开线斜齿齿廓修形的研究就显得尤为重要。目前国内很多齿轮制造厂商大多采用经验公式进行修形,特别是斜齿轮往往都是直接采用直齿轮的修形方法,这很难满足高速传动装置的要求。随着有限元分析法的逐渐完善,本文将借助三维建模软件Pro/E、应用有限元软件ANSYS-Workbench对高速斜齿轮进行建模和分析,并最终通过试验进行验证,具体的研究内容如下：1.理论分析。根据斜齿轮传动的弹性啮合理论以及弹性力学的基本原理,分析了高速渐开线斜齿轮副的啮合原理以及产生冲击、振动等不良影响的原因,从而说明进行齿廓修形的必要性。接着重点介绍了进行齿廓修形的三大参数。2.三维建模。在Pro/E中编写斜齿轮的参数化建模程序,以便直接输入参数,便可生成所要求的渐开线斜齿轮。同时在Pro/E中定义齿轮的啮合位置,以供仿真使用。3.有限元分析。利用Pro/E与ANSYS-Workbench之间的接口程序,将模型导入ANSYS-Workbench,分析高速斜齿轮在一定的载荷以及不同的修形方法下,轮齿的弹性变形量、等效应力和接触应力。最后找出适应本课题研究对象的可行修形方法是长修形的抛物线修形法。4.试验验证。在南京某公司进行对比试验,对修形前后的轮齿的振动性能参数进行试验测试。得出了在各组齿轮箱在不同修形法以及不同工况下的振动幅值,最终验证了在长修形的抛物线修形下,齿轮箱在额定工况下的振动幅值最小。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究状况  10-13
    1.2.1 国外研究状况  11-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
  1.3 研究内容  13-15
第二章齿轮修形理论研究  15-23
  2.1 齿廓修形的基本原理  15-19
  2.2 齿廓修形的三要素  19-22
    2.2.1 修形长度  19-21
    2.2.2 修形曲线  21
    2.2.3 最大修形量  21-22
  2.3 齿向修形  22
  2.4 本章小结  22-23
第三章 Pro/E参数化建模与模型导入  23-30
  3.1 PRO/E简介  23
  3.2 Pro/E建模方法  23-25
    3.2.1 渐开线的建立  23-24
    3.2.2 斜齿轮的螺旋线  24-25
    3.2.3 齿根过渡曲线  25
  3.3 实体建模  25-29
  3.4 ANSYS Workbench与Pro/E的接口  29
  3.5 本章小结  29-30
第四章 ANSYS分析  30-45
  4.1 ANSYS Workbench-简介  30
  4.2 ANSYS分析过程  30-32
  4.3 ANSYS Workbench仿真  32-44
    4.3.1 修形前的齿轮建模与仿真  34-37
    4.3.2 修形后的齿轮建模与仿真  37-44
  4.4 本章小结  44-45
第五章试验  45-54
  5.1 试验齿轮的加工  45-46
  5.2 试验过程  46-52
  5.3 本章小结  52-54
第六章总结与展望  54-56
  6.1 工作总结  54
  6.2 工作展望  54-56
参考文献  56-59
致谢  59-61
攻读硕士学位期间发表的论文及专利  61

高速渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓修形技术研究

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