准端面双圆弧齿轮机械误差的动力学分析

摘要

齿轮是一种有齿的能够互相啮合的机械零件，其在生产实际中的应用已经有很久的历史。为了延长传动齿轮的寿命并避免其尺寸过大，1907年英国学者Humphris提出了圆弧齿形的构思，从此揭开了圆弧齿轮研究与应用的帷幕。圆弧齿轮作为一种具有高承载力的动力齿轮，因其所具有的齿形特点，使得圆弧齿轮具有较高的弯曲强度与接触强度。由于法面双圆弧齿轮的法截面齿廓是圆弧齿形，因而存在着误差对齿轮实际接触位置的影响较大与齿根弯曲强度不够两点不足。准端面双圆弧齿轮正是在这样的背景下提出的。
　　 本课题是在对准端面双圆弧齿轮啮合特性及敏度分析研究的前提下，利用Pro/ENGINEER构建准端面双圆弧齿轮的参数化空间模型。利用ADAMS动力学软件研究机械误差对准端面双圆弧齿轮的啮合特性的影响。机械误差的存在影响着双圆弧齿轮齿面间的啮合接触情况。研究双圆弧齿轮传动的机械误差对其传动误差的影响情况，对进一步改善双圆弧齿轮齿面间的接触情况以及提高双圆弧齿轮传动的动态性能有着深远意义。
　　 基于圆弧齿轮的共轭齿面的形成原理以及双圆弧齿轮的基准齿形，推导出双圆弧齿轮端面齿廓曲线的通用方程。通过β与β0的关系变化可以分别得到法面、端面、准端面双圆弧齿轮的通用端面齿廓曲线的方程。
　　 通过准端面双圆弧齿轮的通用端面齿廓表达式，利用Pro/ENGINEER软件建立了准端面双圆弧齿轮的参数化模型，在不断调整参数值的基础上对模型进行参数化装配，可以得到不同机械误差下准端面双圆弧齿轮的啮合模型。
　　 基于机械误差及传动误差的理论原理，推导出了传动误差在存在螺旋角误差与轴线平行度误差时的方程。准端面双圆弧齿轮在保证足够强度的条件下，适当增大齿轮螺旋角有利于传动过程的平稳性，同时降低了啮合振动和噪音;轴线平行度误差中的相错角误差△rx对齿轮传动产生的影响较相交角误差△ry产生的影响大。本文在ADAMS中对存在螺旋角误差的双圆弧齿轮动力学模型进行了运动仿真，得到了存在螺旋角误差时从动齿轮的角速度变化情况。说明了机械误差对齿轮间的不均匀角度运动有着重要影响，是齿轮产生振动和噪声的主要原因。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

引言

1．1 圆弧齿轮的概述

1．2 国内外圆弧齿轮的研究状况综述

1．2．1 国外动态

1．2．2 国内动态

1．3 本课题研究的主要内容及设计方法

1．4 本章小结

第二章 圆弧齿轮啮合原理与基准齿形

引言

2．1 圆弧齿轮共轭齿面形成原理

2．1．1 圆弧齿轮的包络理论

2．1．2 圆弧齿轮共轭齿面的成形过程

2．2 圆弧齿轮基准齿形

2．2．1 圆弧齿轮基准齿形简介

2．2．2 圆弧齿轮主要齿形参数的选择原则

2．2．3 GB12579-1991型齿轮基本齿形参数

2．3 基本齿条的齿面坐标方程

2．4 准端面双圆弧齿轮的齿面坐标方程

2．4．1 坐标系的变换

2．4．2 准端面双圆弧齿轮通用的齿面坐标方程的推导

2．5 准端面双圆弧齿轮端面齿廓的曲线坐标方程

2．6 本章小结

第三章 准端面双圆弧齿轮的参数化建模

引言

3．1 Pro／ENGINEER软件介绍

3．1．1 Pro／ENGINEER软件

3．1．2 Pro／ENGINEER的功能特性

3．1．3 Pro／ENGINEER软件参数化的优点

3．2 准端面双圆弧齿轮的参数化建模

3．2．1 准端面双圆弧齿轮参数化建模的方法

3．2．2 齿轮齿廓的创建精确

3．2．3 齿轮轮体的造型

3．2．4 齿轮齿面结构的形成

3．2．5 其它齿轮特征以及孔特征的创建

3．2．6 参数化模型再生

3．3 本章小结

第四章 机械误差对准端面双圆弧齿轮传动的影响分析

引言

4．1 机械误差及其理论表达式

4．1．1 机械误差的引入

4．1．2 传动误差的理论表达式

4．2 螺旋角误差分析

4．2．1 齿轮传动误差的计算

4．2．2 齿轮传动误差的分析

4．2．3 螺旋角误差对传动误差的影响研究

4．3 轴线平行度误差分析

4．3．1 相错角误差Δrx对传动误差的影响

4．3．2 相交角误差Δry对传动误差的影响

4．3．3 轴线的平行度误差对传动误差影响的研究

4．4 本章小结

第五章 机械误差对圆弧齿轮传动的仿真分析

引言

5．1 ADAMS软件概述

5．1．1 ADAMS软件

5．1．2 ADAMS软件的主要模块

5．2 Pro／E和ADAMS的数据交换

5．2．1 MECHANISM／Pro模块简介

5．2．2 MECHANISM／Pro的设计流程

5．3 ADAMS中的接触碰撞力

5．3．1 ADAMS中碰撞力的引入

5．3．2 ADAMS中IMPACT函数参数的确定

5．4 双圆弧齿轮动力学模型的创建与仿真

5．4．1 Pro／ENGINEER中构建圆弧齿轮的装配体

5．4．2 圆弧齿轮的动力学模型的建立

5．4．3 圆弧齿轮的运动仿真与结果

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文所进行的工作及结论

6．2 本文需要进一步研究的问题

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文