弧齿锥齿轮行星传动齿轮箱的动态特性分析与试验

摘要

齿轮箱是机械工业设备中的关键部件，其制造和设计水平直接关乎到机械产品的质量和可靠性。目前，齿轮箱产品逐渐向轻量化、高承载、低噪声方向发展，对其设计理论和制造技术提出了新的要求。本文主要以大型通用软件ANSYS为平台对常见的两种箱体的结构形式：方形(轴向剖分式)和圆形(径向剖分式)弧齿锥齿轮箱体进行了模态分析，以此预估锥齿轮箱体的动态特性。
　　本文首先求解分析了方形锥齿轮箱体和圆形锥齿轮箱体的模态特征，列出了前10阶的固有频率，给出了它们对应的振型云图，对比分析了两种箱体的模态特性。接下来，根据外部载荷建立了圆形锥齿轮箱体的约束载荷模型，通过对圆形箱体的加载受力分析计算，得到了圆形锥齿轮箱体的应力应变云图。其次，利用 ANSYS软件对锥齿轮箱体内的关键零部件-行星架进行了受力分析，求出了行星架的应力和应变的分布情况。通过 ANSYS的强大后处理功能得到了行星架应力和应变发生的最大位置，为行星架的结构优化提供了理论依据。
　　最后，进行了齿轮箱动态性能试验。利用 MPS-060602数据采集卡和与之配套的 IEPE传感器对弧齿锥齿轮传动系统振动信号进行了测量，对采集到的振动信号进行了频谱分析。试验结果表明，所设计的齿轮箱传动平稳，齿轮箱的主要振动来源于行星架的转动和齿轮的啮合激励。试验结果与理论分析具有较好地一致性，为齿轮箱动态性能的改进提供了参考。
　　本文的理论和试验研究，证明了弧齿锥齿轮行星传动圆形齿轮箱结构的可行性，研究基本达到了预期的目的。

目录

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2行星齿轮传动国内外研究概况

1.3有限元模态分析的国内外研究概况

1.4论文的主要研究内容

第2章 弧齿锥齿轮行星传动箱体的动力学模态分析

2.1模态分析的基本理论

2.2有限元ANSYS模态分析的过程

2.3弧齿锥齿轮箱体模型的建立

2.4弧齿锥齿轮箱体有限元模型的建立

2.5方形箱体的约束模态分析

2.6圆形箱体的约束模态分析

2.7方形和圆形锥齿轮箱体模态的对比分析

2.8本章小结

第3章 弧齿锥齿轮行星传动系统的受力分析

3.1弧齿锥齿轮行星传动原理

3.2弧齿锥齿轮行星传动结构

3.3弧齿锥齿轮箱体工况的计算

3.4箱体轴承孔处的集中力转化为均布载荷

3.5有重力产生的均布载荷

3.6受力分析箱体的有限元模型的建立

3.7弧齿锥齿轮箱体受力分析

3.8弧齿锥齿轮受力计算结果分析

3.9本章小结

第4章 基于ANSYS的弧齿锥齿轮行星架的有限元分析

4.1行星架的结构设计

4.2行星架有限元模型的建立

4.3行星架的受力分析

4.4本章小结

第5章 弧齿锥齿轮行星传动齿轮箱的动态性能试验

5.1弧齿锥齿轮行星传动试验台的搭建

5.2动态性能试验分析

5.3本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果