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正交面齿轮传动的弯曲应力计算方法及试验研究

作　者: 周辉俊
导　师: 李政民卿
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 正交面齿轮弯曲应力计算方法试验研究
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

面齿轮传动是圆柱齿轮与面齿轮相啮合，实现类似圆锥齿轮空间相交或交错传动的新型齿轮传动。由于国内对面齿轮传动的研究起步较晚，对面齿轮弯曲应力计算方法研究还处于集中载荷加载方式的理论研究阶段，尚未开展相关的验证试验。为了进一步研究面齿轮弯曲应力计算方法，并对弯曲应力计算方法进行试验验证，本文就面齿轮传动的弯曲应力计算方法及其试验进行研究，为面齿轮的工程应用打下基础。首先，运用有限元法对正交面齿轮传动的弯曲应力进行研究。在对正交面齿轮传动的弯曲应力进行分析和计算公式拟合时，先根据正交试验法的原理，运用正交表确定有限元法分析模型的因素和水平，分集中载荷加载和均布载荷加载2种加载方式，对正交面齿轮传动的弯曲应力进行有限元分析，获得正交面齿轮传动在2种载荷加载方式下的弯曲应力分布规律；再运用最小二乘法对有限元分析结果进行拟合，得出正交面齿轮传动在2种加载方式下的弯曲应力计算公式；最后对2种载荷加载方式下的拟合计算公式值与有限元法分析值的相对误差进行分析研究，验证2种载荷加载方式下正交面齿轮传动的弯曲应力拟合计算公式的合理性。其次，运用试验法对正交面齿轮传动的弯曲应力进行研究。先根据正交面齿轮传动的啮合关系，设计出适合正交面齿轮传动的弯曲应力试验用夹具；再对与有限元分析模型参数相同的正交面齿轮的弯曲应力进行测量试验；最后分析试验测试值与2种载荷加载方式下的拟合计算公式计算值的相对误差。根据本文相对误差分析结果，提出拟合计算公式的修正系数为0.92，为正交面齿轮强度校核和深入研究奠定基础。最后，根据本文对正交面齿轮传动的弯曲应力计算方法及试验研究结果，编写了正交面齿轮传动的弯曲应力计算程序，开发了计算软件模块。此软件模块通过输入正交面齿轮传动的基本参数和工况条件，可以计算出正交面齿轮传动的弯曲应力和安全系数，实现正交面齿轮传动的弯曲应力计算和强度校核参数化。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-19
  1.1 论文的选题背景  12-13
  1.2 面齿轮传动的弯曲应力研究现状与发展  13-18
    1.2.1 面齿轮传动的弯曲应力研究方法  13-14
    1.2.2 国外面齿轮传动的研究现状  14-16
    1.2.3 国内面齿轮传动的研究现状  16-17
    1.2.4 国内外主要差距  17-18
  1.3 选题意义  18
  1.4 本文的主要研究内容  18-19
第二章正交面齿轮建模方法分析  19-27
  2.1 引言  19
  2.2 基于运动法的正交面齿轮齿形建模方法  19-21
  2.3 基于包络法的正交面齿轮齿形建模方法  21-24
  2.4 二种面齿轮建模方法的比较  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章基于有限元法正交面齿轮传动的弯曲应力计算方法研究  27-38
  3.1 引言  27
  3.2 正交面齿轮传动的弯曲应力计算几何模型的选取  27-29
    3.2.1 选择有限元分析模型参数  27-28
    3.2.2 选择计算几何模型  28-29
  3.3 基于集中载荷加载方式的有限元分析与拟合计算公式研究  29-32
    3.3.1 基于集中载荷加载方式的弯曲应力有限元分析  29-30
    3.3.2 基于集中载荷加载方式的弯曲应力拟合计算公式  30-32
  3.4 基于均布载荷加载方式的弯曲应力有限元分析与拟合计算公式研究  32-34
    3.4.1 基于均布载荷加载方式的弯曲应力有限元分析  32-33
    3.4.2 基于均布载荷加载方式的弯曲应力拟合计算公式研究  33-34
  3.5 二种加载方式下拟合公式计算值与有限分析值的对比分析  34-37
  3.6 本章小结  37-38
第四章正交面齿轮传动的弯曲应力试验研究  38-54
  4.1 引言  38
  4.2 正交面齿轮传动的弯曲应力试验用夹具设计  38-40
  4.3 正交面齿轮传动的弯曲应力测量试验  40-53
    4.3.1 正交面齿轮传动的弯曲应力试验件及试验设备  40-42
    4.3.2 正交面齿轮传动的弯曲应力试验  42-46
    4.3.3 试验结果与分析  46-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章正交面齿轮传动的弯曲应力计算软件模块开发  54-60
  5.1 引言  54
  5.2 软件模块开发环境的选择  54-56
    5.2.1 编程环境的选择  54-55
    5.2.2 理论计算环境的选择  55-56
  5.3 软件模块二次开发的实现  56-59
    5.3.1 基于 VB.NET 对 Matlab 的二次开发  56-57
    5.3.2 软件模块的主要功能界面  57-59
  5.4 本章小结  59-60
第六章总结与展望  60-62
  6.1 论文的主要工作  60
  6.2 进一步工作展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
在学期间发表的论文与申请的专利  67

正交面齿轮传动的弯曲应力计算方法及试验研究

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