齒輪扭轉(zhuǎn)嚙合剛度的研究

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1、太原理工大學(xué)碩士學(xué)位論文齒輪扭轉(zhuǎn)嚙合剛度的研究姓名：李建宜申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：機械設(shè)計與理論指導(dǎo)教師：韓振南20060501太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文齒輪扭轉(zhuǎn)嚙合剛度的研究摘要齒輪是動力傳動系統(tǒng)中最重要的部件，齒輪嚙合傳遞誤差是造成齒輪傳動系統(tǒng)噪聲和振動的主要原因。其中齒輪扭轉(zhuǎn)嚙合剛度的變化加劇了齒輪的傳遞誤差，特別當(dāng)齒輪含有缺陷的情況下，其扭轉(zhuǎn)嚙合剛度減少，引起系統(tǒng)的噪聲和振動更大。研究齒輪的扭轉(zhuǎn)嚙合剛度，對理解齒輪產(chǎn)生傳動誤差和系統(tǒng)噪聲的原因以及齒輪故障診斷有更深刻的意義。本文回顧了最近幾十年研究

2、者所建立的不同應(yīng)用目的的齒輪數(shù)學(xué)模型和有限元模型。最初研究者采用了大量無缺陷數(shù)學(xué)模型：單自由度模型、二自由度模型、多自由度模型；后來建立了有缺陷數(shù)學(xué)模型：含有摩擦力的齒輪動態(tài)模型、含有磨損的齒輪動態(tài)模型、含有剝落的齒輪動態(tài)模型。根據(jù)研究目的的不同，齒輪有限元模型分為：柔性輪齒模型；齒輪動態(tài)模型；變速箱整體模型。這些模型可用于：振動分析和噪聲的控制；傳動誤差和穩(wěn)態(tài)分析。計算齒輪扭轉(zhuǎn)嚙合剛度必須分析接觸問題。接觸問題的基本類型主要包括：剛體一柔體、柔體一柔體接觸(即兩個接觸體是有近似剛度的變形體)。本文介紹了研究

3、接觸問題的幾種分析方法：全局分析、局部分析、數(shù)值法、有限元法。以及每種分析方法的應(yīng)用范圍及其目的是不同的。根據(jù)以上分析內(nèi)容，本文主要采用了多自由度和含有摩擦力以及柔體～柔體接觸的齒輪動態(tài)模型。利用ANSYS建模和分析的功能，采用二維平面整體模型，白底向上建模方法，選擇Contact、ptto—surf48接觸單元、添加材料屬性、添加實常數(shù)(主要包括法向接觸剛度，粘合接觸剛度)、劃分有限元網(wǎng)格、生成接觸單元、邊界約束和施加載荷，建立了一個十六自由度非線性有限元齒輪接觸太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文模型，用于研究

4、齒輪故障(例如齒輪根部裂紋)對齒輪傳動扭轉(zhuǎn)嚙合剛度的影響。研究的具體方法是：根據(jù)齒輪傳動的幾何參數(shù)建立相互嚙合齒輪對的有限元接觸模型，模擬齒輪傳動狀態(tài)；通過連續(xù)旋轉(zhuǎn)齒輪，改變其接觸位置，建立兩個接觸面的剛度關(guān)系，計算出齒輪運動狀態(tài)卜不同時刻的扭轉(zhuǎn)嚙合剛度。研究含有局部裂紋和無局部裂紋齒輪的扭轉(zhuǎn)嚙合剛度的特性，比較有裂紋和無裂紋齒輪的法向接觸剛度和扭轉(zhuǎn)嚙合剛度變化情況，并且給出了其動力學(xué)方程。關(guān)鍵詞：接觸模型，法向接觸剛度，粘性接觸剛度，接觸單元，扭轉(zhuǎn)嚙合剛度查墾墨：蘭查蘭堡主塹塞生堂堡笙苧——THERESEA

5、RCHOFGEARSTORSIONALMESHSTIFFNESSABSTRACTInthepowertransmissionsystems，thegearisoneofthemostimportantcomponents．Themeshingtransmissionerrorofthegear1Soneofthemaincauseswhichcreatesnoiseandvibrationofthegearpowertransmissionsystem．Thechangeofthegeartorsionalm

6、eshstiftheSSintensifiesthegeartransmissionerror,speciallywhenthegearincludedthefiaw，inthesituationitstorsionalmeshstiffnesstoreduce，thereforecausedthenoiseandthevibrationofthesystemisbigger．Studingthetorsionalmeshstiffnessofthegearhasamoreprofoundsignifican

7、ce，tounderstandthecausesofthetransmissionerrorofthegearandthenoiseofthesystemanddiagnosethegearfault．Thisarticlereviewedinrecentdecadesresearchershadestablisheddifferentapplicationpurposesmathematicalandfiniteelementgearmodels．FirstTheresearcherusedthemassi

8、velywithout—defectsmathelnaticalmodel：Singledegreeoffreedommodel，twodegreesoffreedommodel．multi．degreesoffreedommodel．Andlatelyestablishesthewith．defectsmathematicalmodel：Thedynamicmodelofgearincluding