非圆齿轮运动学与动力学研究

发布时间：2017-03-28 04:05

  本文关键词：非圆齿轮运动学与动力学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮传动是机械传动过程中最普遍的形式之一,它主要用来传递两轴间的回转运动,其传动比是常数或变数。实际生产中,圆齿轮的生产应用比较广泛,其传动比为定值,节曲线为圆形。这些特性已经远远不能满足在特定场合下的传动需求,因此,人们在圆齿轮的基础上提出了非圆齿轮的概念。 本文就非圆齿轮的运动学和动力学方面进行了全面深入的分析,进一步完善了非圆齿轮的动力学相关理论,同时也为更深入研究非圆齿轮奠定了基础。对于非圆齿轮传动来说,由于齿轮每个齿的形状各异,其传动啮合特性要比圆齿轮复杂很多,如啮合线方向、节曲线向径值、齿廓方程等都是时变的。正是这些因素的影响,造成非圆齿轮的动态特性和普通圆齿轮是不同的。本文根据非圆齿轮啮合的基本定律,对其瞬心线,转速比,共轭齿形的曲率关系,压力角,过渡曲线等方面进行了详细分析。又分析了齿根过渡曲线及它的根切界限。齿根过渡曲线就是刀顶曲线的外包络,而在一定条件下会发生根切现象；针对每个不同的非圆齿轮齿廓的特点,分析了不同齿根过渡曲线对非圆齿轮齿根应力的影响；利用ADAMS虚拟样机仿真非圆齿轮啮合运动,分析运动曲线与理论曲线的关系。为了进一步研究非圆齿轮的运动学和动力学特性,本文通过分析其节曲线,得到了非圆形齿轮的传动特性。通过使用Pro/E软件,建立精确的椭圆齿轮三维模型。利用ADAMS软件对椭圆齿轮副啮合进行运动学仿真分析,得到了椭圆齿轮啮合运动的角速度与时间的关系曲线,并与理论曲线进行了分析比较,最终得到了椭圆齿轮的运动规律。最后建立了椭圆齿轮动力学模型即扭转振动分析模型,并对椭圆齿轮及高阶椭圆齿轮进行了模态分析。采用相关理论及方法,分析、研究了椭圆齿轮的力学特性和动力学特性。其中包括探讨了椭圆齿轮在不同的转速、阻尼、模数、偏心率等的结构参数时,椭圆齿轮啮合传动的动态特性。 通过对非圆齿轮啮合传动的运动学及动态特性的分析,不仅可以解决设计上的问题,而且还可以对其进行优化设计,消除或减少构件所产生的惯性力,减轻机械振动,降低噪音污染,提高整个机械系统的工作性能和使用寿命等,为设计研发非圆齿轮提供了一种可靠有效的研究方法。
【关键词】：非圆齿轮 啮合理论 齿根过渡曲线 动力学分析 动态特性
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.424
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插图索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 课题研究意义14
• 1.2 非圆齿轮传动技术发展及应用状况14-18
• 1.2.1 非圆齿轮技术发展及研究动态14-16
• 1.2.2 非圆齿轮的传动特性及应用16-18
• 1.3 非圆齿轮制造技术18-19
• 1.3.1 国内非圆齿轮制造技术的研究动态18-19
• 1.3.2 非圆齿轮制造技术国外研究动态19
• 1.4 非圆齿轮动力学研究现状19-20
• 1.4.1 非圆齿轮动力学国外研究现状19
• 1.4.2 非圆齿轮动力学国内研究现状19-20
• 1.5 本课题的研究内容20
• 1.6 本章小结20-22
• 第2章 非圆齿轮啮合理论基础22-31
• 2.1 平面啮合基本原理22-25
• 2.1.1 齿轮相对运动及瞬心线方程式22-23
• 2.1.2 齿形啮合基本定理23-24
• 2.1.3 共轭齿廓方程24-25
• 2.2 任意两齿形的转速比25-26
• 2.3 共轭齿形的曲率及其关系26-28
• 2.4 压力角28-29
• 2.5 过渡曲线29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 非圆齿轮设计及齿根过渡曲线的分析31-38
• 3.1 齿廓形状的数学描述31-34
• 3.1.1 非圆齿轮齿廓曲线31-33
• 3.1.2 过渡曲线及根切界限33-34
• 3.2 过渡曲线弯曲应力分析34-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 非圆齿轮运动学分析38-47
• 4.1 非圆齿轮节曲线及其运动学分析38-42
• 4.1.1 非圆齿轮节曲线设计38-39
• 4.1.2 非圆齿轮运动学分析39-42
• 4.2 非圆齿轮的运动仿真分析42-45
• 4.3 本章小结45-47
• 第5章 动力学建模及模态分析47-61
• 5.1 非圆齿轮受力分析47-48
• 5.2 非圆齿轮扭转振动分析模型48-50
• 5.2.1 模型的简化48-49
• 5.2.2 非圆齿轮动力学模型的求解方法及假设49-50
• 5.2.3 单齿啮合刚度50
• 5.3 非圆齿轮模态分析50-56
• 5.3.1 ANSYS软件简介50
• 5.3.2 ANSYS模态计算方法50-51
• 5.3.3 椭圆齿轮有限元模型51-52
• 5.3.4 椭圆齿轮有限元模态分析结果52-55
• 5.3.5 偏心率对椭圆齿轮固有频率的影响55-56
• 5.4 高阶椭圆齿轮模态分析56-60
• 5.4.1 高阶椭圆齿轮有限元模型56
• 5.4.2 高阶椭圆齿轮有限元模态分析56-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第6章 非圆齿轮动态特性分析61-73
• 6.1 椭圆齿轮力学特性分析61-66
• 6.1.1 传动比61
• 6.1.2 主动轮、从动轮节径关系61-62
• 6.1.3 从动轮角位移62-63
• 6.1.4 角速比63
• 6.1.5 从动轮角加速度63-64
• 6.1.6 等效齿廓法向力64
• 6.1.7 等效质量64-65
• 6.1.8 啮合刚度65-66
• 6.2 椭圆齿轮动态特性分析66-72
• 6.2.1 偏心率对齿轮特性的影响66-69
• 6.2.2 转速对齿轮特性的影响69-70
• 6.2.3 阻尼对齿轮特性的影响70-72
• 6.2.4 模数对齿轮特性的影响72
• 6.3 本章小结72-73
• 总结与展望73-75
• 本论文总结73-74
• 论文工作展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：271621