基于齿轮啮合动力学的工业减速器齿轮齿廓修形理论研究

摘要

随着现代工业技术的飞速发展，齿轮传动正朝着高效、高速和重载的方向发展。齿轮传动系统传递的功率不断增大，齿轮转速不断加快，不仅使得减速器的振动和噪声问题更加尖锐突出，同时也影响了整套机组的安全性和稳定性。齿廓修形技术是高精度齿轮传动设计、制造的关键技术，是解决齿轮传动的振动和噪声问题的一个极其重要的方法。　　本文结合齿轮系统动力学的基本理论，对其动态激励原理、数学模型种类以及动态特性内容进行了一定的概述，并重点针对啮合刚度、啮合误差和啮合冲击等三大内部激励的机理进行了深入的探讨；通过ADAMS和ANSYS软件联合动力学仿真的方式，建立了齿轮系统的柔体动力学模型，实现了对齿轮啮合力动态特性的研究；根据齿轮系统齿廓修形的基本原理，采用有限元的方法，建立了齿轮单齿啮合位置的接触有限元模型，确定了齿轮齿廓修形的最大修形量；针对四种常用的修形曲线，计算出不同啮合位置的修形量，并通过描点法对修形曲线进行精确拟合，建立了修形齿轮的实体几何模型，进行动力学仿真分析对比，证实了齿廓修形的合理性，随后以齿轮动态啮合力的振动特性作为性能指标，选取了针对本文工况的最优修形曲线；最后在此基础上，总结出一种利用现代计算机仿真技术合理地确定齿轮修形量和选择修形曲线的方法，为齿廓修形的研究和实践运用提供了理论依据。

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第一章 绪论

1.1 本课题研究背景及意义

1.2 齿轮系统动力学研究概况

1.3 齿廓修形研究概况

1.4 本论文的主要研究内容

第二章 齿轮动力学理论分析

2.1 齿轮系统的动态激励

2.1.1 齿轮副的内部激励

2.1.2 齿轮系统的外部激励

2.2 齿轮系统的数学模型

2.3 齿轮系统的动态特性

2.4 本章小结

第三章 齿轮系统的多体动力学仿真分析

3.1 多体动力学的基础理论体系

3.1.1 刚体动力学的理论体系

3.1.2 柔体动力学的理论体系

3.2 齿轮系统仿真模型的建立

3.2.1 齿轮传动系统的主要参数

3.2.2 齿轮传动系统的柔性体建模

3.2.3 碰撞参数的选取

3.3 动态啮合力的仿真结果分析

3.4 本章小结

第四章 齿廓修形及其修形量的确定

4.1 渐开线齿轮齿廓修形原理

4.1.1 最大修形量

4.1.2 修形长度

4.1.3 修形曲线

4.2 基于有限元法的齿轮接触分析及修形量的确定

4.2.1 有限元接触理论概述

4.2.2 有限元模型的建立

4.2.3 接触对的创建

4.2.4 边界条件及载荷的确定

4.2.5 求解设置

4.2.6 结果分析及齿廓修形量的确定

4.3 本章小结

第五章 齿廓修形最优修形曲线选择方法的研究

5.1 最优修形曲线选择方法的制定

5.2 齿廓修形实例分析

5.2.1 基于不同修形曲线的齿轮建模

5.2.2 基于齿轮啮合特性的最优修形曲线的选择

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文