基于热弹性变形和齿轮箱综合变形的航空齿轮修形设计

摘要

航空齿轮箱的工况是高速、重载，其结构特点之一是轻量化，因此工作时的航空齿轮箱，其轴、轴承和箱体轴孔会因受力发生较大变形，同时，轮齿也会因为齿面摩擦生热产生热变形。齿轮箱作为一个系统，各主要组件的变形和轮齿的变形都会对齿轮啮合传动质量有较大的影响。为了保证和改善航空齿轮箱的工作状态，延长齿轮的疲劳寿命和提高齿轮的摩擦磨损特性，需要对齿轮进行修形。本文以某航空齿轮为研究对象，依据其几何参数进行修形设计。模拟其工况对轮齿热弹性变形、齿轮箱各个组件和综合变形进行分析，针对不同类型的变形特点确定了不同的修形方法，并通过试验对修形效果进行验证，得出本文的修形方法可以有效延长齿轮疲劳寿命和改善齿轮摩擦磨损特性，为航空圆柱齿轮修形设计提供参考。
　　本研究主要内容包括：⑴基于热分析理论对齿轮进行了热边界条件计算，结合有限元分析软件 Workbench来得出齿轮稳态温度场分布，并分析齿轮热变形和热弹耦合变形对齿轮啮合传动的影响。⑵建立齿轮箱整体模型，对齿轮箱进行综合受力分析和各组件受力变形分析，对比综合变形和单一组件变形对齿轮啮合的影响。之后，根据不同类型的变形特点，以齿轮载荷均布和减小最大齿轮应力为修形目标，确定了齿廓修形和齿向修形方法，并进行齿轮修形和初步仿真验证。⑶对修形前后齿轮进行了齿轮疲劳运转试验和油液分析试验，验证该修形方法对齿轮疲劳寿命的延长和摩擦磨损特性的改善是有效的。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究概况

1.3 本文的主要研究内容

第二章 齿轮热分析边界条件

2.1 热分析理论基础

2.2 对流换热系数的计算

2.3 齿面摩擦热流量的计算方法及实例分析

2.4 本章小结

第三章 齿轮温度场及热弹性变形分析

3.1 齿轮温度场分析

3.2 齿轮热变形分析

3.3 齿轮热弹耦合变形及其对齿轮应力影响分析

3.4 本章小结

第四章 齿轮箱变形分析

4.1 齿轮箱及各组件建模

4.2 齿轮箱变形分析

4.3 轴承变形分析

4.4 箱体轴孔和轴变形分析

4.5 齿轮箱整体变形对齿轮啮合的影响

4.6 本章小结

第五章 齿轮修形分析

5.1 齿轮修形理论基础

5.2 齿面不同方向变形对啮合影响分析

5.3 齿轮修形

5.4 修形对齿轮啮合的影响

5.5 本章小结

第六章 修形前后齿轮疲劳和油液监测试验对比分析

6.1 试验方案和试验齿轮

6.3 主要试验仪器与设备

6.4 疲劳失效判据和试验工况

6.5 齿轮运转试验过程

6.6 油液监测分析试验过程

6.7 试验数据处理及结果讨论

6.8 分析与讨论

6.9 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的项目