定日镜行星齿轮减速器热分析及试验研究

发布时间：2017-04-13 08:18

  本文关键词：定日镜行星齿轮减速器热分析及试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着能源的日益枯竭及化石燃料带来的环境问题日益严重，太阳能的研究成了可再生能源利用的热点。但由于太阳周期性转动的特点，必须采取跟踪系统对其进行实时跟踪，以实现对太阳能的最有效收集。定日镜是收集太阳能最为有效的装置之一。作为定日镜关键传动部件，行星齿轮传动系统具有可靠性高、扭矩大、功率密度高、体积小等优点，但由于摩擦生热较多，齿轮轮齿承受了较高的热负荷，过高的温度不仅会引起齿轮的热变形，还会严重影响齿轮的润滑效果，，进而影响传动性能，对精确跟踪产生十分不利的后果。因此，研究定日镜行星齿轮减速器温度场问题具有十分重要的意义。 论文基于齿轮啮合原理、赫兹接触理论、摩擦学、传热学、流体力学等知识，利用理论分析、有限元仿真模拟及实验验证相结合的手段，以定日镜行星齿轮减速器轮系中的内齿圈为例，对轮齿本体温度场进行了系统的分析。 本文的主要研究内容如下： ①分析定日镜行星齿轮减速器的结构；建立行星齿轮减速器的三维实体模型，并对有限元分析对象进行了简化；探讨传热学经典理论和有限元热分析在行星齿轮热稳态性能方面的相关应用； ②研究啮合过程中行星轮与内齿圈之间的相对滑动速度及齿面摩擦系数的变化规律；计算齿轮齿面接触应力、齿轮不同啮合位置的摩擦热流密度及齿轮端面、齿轮齿面等区域的对流换热系数； ③建立齿轮本体温度场有限元分析模型；论述ANSYS对行星齿轮的热分析方法及步骤，综合考虑输入转速、扭矩、外部环境等因素下对行星齿轮进行热分析，获得齿轮稳态温度场，并系统讨论各因素对齿轮本体温度场的影响特性； ④为了验证上述分析得到的结论，开展三级串联型2K-H行星齿轮减速器的相关温升实验。介绍温升实验台和测试方法；详细叙述实验测试过程和有关的注意事项；分析所获得的实验测试数据；最后提出了一些改善行星齿轮减速器热态性能的方法。
【关键词】：行星齿轮减速器 齿轮本体温度 有限元 热稳态分析
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.46
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题背景与研究意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 温度场的研究方法10-12
• 1.4 有限元方法及相关软件12-14
• 1.5 主要研究内容14-15
• 2 减速器结构及传热原理15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 减速器结构15-16
• 2.3 减速器参数及热分析对象16-17
• 2.4 热量传递方式17-19
• 2.4.1 热传导17-18
• 2.4.2 热对流18-19
• 2.4.3 热辐射19
• 2.5 各边界导热微分方程19-22
• 2.6 本章小结22-23
• 3 齿轮温度场影响因素分析23-34
• 3.1 引言23
• 3.2 相对滑动速度分析23-26
• 3.3 齿面接触应力分析26-28
• 3.4 摩擦系数及热分配系数28-29
• 3.5 摩擦热流量计算29-30
• 3.6 齿轮对流换热系数分析30-33
• 3.6.1 齿轮端面对流换热系数31-32
• 3.6.2 齿轮齿面对流换热系数32-33
• 3.6.3 轮齿其它表面对流换热系数33
• 3.7 本章小结33-34
• 4 齿轮本体温度场及影响因素分析34-52
• 4.1 引言34-35
• 4.2 有限元分析模型的建立35-37
• 4.2.1 轮齿的三维实体模型35-36
• 4.2.2 轮齿的有限元网格划分36-37
• 4.3 轮齿边界条件的定义37-39
• 4.4 齿轮本体温度场分布39
• 4.5 齿轮本体温度场影响因素分析39-51
• 4.5.1 输入转速的影响40-44
• 4.5.2 转矩的影响44-49
• 4.5.3 外部环境的影响49-51
• 4.6 本章小结51-52
• 5 实验研究52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 实验设计52-54
• 5.2.1 实验装置及测试方法52-54
• 5.2.2 实验测试过程54
• 5.3 实验数据及分析54-60
• 5.4 行星齿减速器热稳态特性分析及改善60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 总结与展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录67
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录67
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与研究的课题67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：303196