不同精度等级圆柱齿轮设计及修形方法研究

摘要

作为机械系统中用以传递运动和力的基础零件，斜齿圆柱齿轮具有承载能力强，传动平稳，传递效率高，使用寿命长等优点。齿轮精度等级的高低直接决定其啮合传动性能的好坏，进而影响机械系统的质量。齿轮精度等级的评定是根据实际加工过程中产生的误差综合判定的结果。但误差的多样性和复杂性给斜齿圆柱齿轮啮合传动性能的研究带来了极大的难题，同时让齿轮修形变得极为困难。为此，本文提出开展不同精度等级斜齿圆柱齿轮设计及修形方法研究。具体研究内容如下： 首先根据现有的齿轮精度标准（GBT10095.1-2008）对螺旋线误差和齿廓误差的定义，建立了含螺旋线误差和齿廓误差的数学模型，进而提出了不同精度等级的斜齿圆柱齿轮三维几何模型构建方法。 建立了斜齿圆柱齿轮传动有限元模型，通过有限元模拟计算，揭示了不同精度等级和不同误差组合对齿轮啮合传动性能的影响规律。研究结果表明，精度等级的降低使齿轮啮合传动过程中的等效应力、弯曲应力、传动误差、接触压力值均出现了不同程度地增大，恶化了齿轮的啮合传动性能；抛物线凸型（螺旋线误差）-抛物线凸型（齿廓误差）对等效应力、弯曲应力、传动误差、接触压力值的影响最大；直线增型（螺旋线误差）-抛物线凹型（齿廓误差）对等效应力、弯曲应力、传动误差、接触压力值的影响最小。 最后根据不同精度等级的斜齿圆柱齿轮啮合传动性能的分析结果，选取含直线增型（螺旋线误差）-抛物线凹型（齿廓误差）的模型进行修形。修形结果表明，修形后的齿轮在轮齿啮入啮出过程中所受弯曲应力，接触压力明显减小，传动误差振幅减小，很好地避免了齿轮啮入啮出的冲击，减小了振动和噪音。 本课题研究对于建立不同精度等级斜齿圆柱齿轮设计及修形理论，提高斜齿圆柱齿轮啮合传动性能，促进高性能斜齿圆柱齿轮传动技术的应用和发展具有重要的理论价值和实际意义。

目录

声明

第1章 引言

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源、研究目的和意义

1.4 研究内容与研究方法

第2章 不同精度等级斜齿圆柱齿轮误差模型的建立方法

2.1 含螺旋线误差的斜齿圆柱齿轮数学模型的推导

2.2 含螺旋线误差和齿廓误差的斜齿圆柱齿轮数学模型的推导

2.3 三维几何模型的建立

2.4 齿轮副虚拟装配和运动仿真分析

2.5 三维有限元模型的建立

2.6 齿轮有限元模型的验证

2.7 本章小结

第3章 误差和精度等级对斜齿圆柱齿轮传动性能的影响

3.1 不同误差不同精度等级对斜齿圆柱齿轮的传动性能的影响

3.2 同一精度等级不同误差对齿轮传动性能的影响规律

3.3 本章小结

第4章 不同精度等级斜齿圆柱齿轮修形方法

4.1 齿廓修形

4.2 齿向修形

4.3 修形后齿轮啮合传动性能

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果