节点外啮合行星轮系动力学均载分析及试验验证

摘要

行星齿轮传动系统在啮合过程中，采用多个行星轮来同时承担载荷，由于其具有大传动比、强承载能力和高传动效率等优点，目前已广泛应用于机械、汽车、风力发动机、船舶、航空航天等各个传动领域。在齿轮传动系统中，当一对相啮合齿轮副的实际啮合线位于节点一侧时，为节点外啮合传动。本文针对节点外啮合（尤其是内啮合副为节点后啮合）行星齿轮传动系统进行了如下研究：
　　建立了考虑柔性齿圈的节点外啮合行星齿轮动力学模型，推导分析了齿轮副间啮合误差和相对位移的关系，并分析了齿轮副的啮合刚度、阻尼以及摩擦力。在此基础上，根据牛顿运动定律，推导了系统的动力学运动微分方程，并探究了微分方程的求解方法。
　　利用Runge-Kutta数值积分法求解了考虑柔性齿圈的节点外啮合行星齿轮动力学模型，分析了系统的固有特性和动态特性，计算了系统的均载系数，并分析了齿面摩擦、内齿圈联轴器刚度、节点外系数和输入工况等参数对均载系数的影响。然后基于Matlab语言，开发了节点外啮合行星齿轮系统动力学和均载分析软件。
　　研究了节点外啮合齿轮副的实现方法，推导了非等模数非等压力角的内啮合齿轮副参数计算公式，为后续均载试验件的设计加工提供参数依据。分析了节点外啮合行星齿轮传动系统均载试验原理，并通过Ansys有限元分析软件，计算了试验所需应变片的量程和贴片位置等。
　　设计了节点外啮合行星齿轮传动运转和均载试验验证方案，搭建试验平台，开展了节点外啮合行星齿轮运转和均载试验，验证了本文理论计算的准确性。

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注释表

第1章 第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究的内容

第2章 第二章 节点外啮合行星轮系动力学模型及求解

2.1引言

2.2计入齿圈柔性的节点外啮合行星齿轮传动模型

2.3系统运动方程及求解方法

2.4本章小结

第3章 第三章 节点外啮合行星轮系动力学及均载分析

3.1引言

3.2节点外啮合行星齿轮动力学分析

3.3节点外啮合行星齿轮均载特性分析

3.4动力学和均载分析软件开发

3.5本章小结

第4章 第四章 节点外啮合行星轮系试验件分析

4.1引言

4.2节点外啮合行星齿轮试验件参数计算

4.3节点外啮合行星齿轮均载试验贴片

4.4本章小结

第5章 第五章 节点外啮合行星轮系传动试验验证

5.1引言

5.2节点外啮合行星齿轮传动试验方案

5.3节点外啮合行星齿轮传动试验

5.4本章小结

第6章 第六章 总结与展望

6.1本文工作总结

6.2进一步的研究工作展望

参考文献

致谢

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