过盈配合对齿轮啮合传动的影响分析

摘要

齿轮的过盈配合具有结构简单、对中性好、承载能力大、耐冲击性能好等优点而被广泛应用于航空航天、轨道交通和工程机械等领域。然而，齿轮过盈装配后，齿形会发生变化，会对齿轮的传动造成影响。目前国内外学者对过盈装配后齿轮的传动及啮合特性的关注很少，因此，有必要开展过盈装配后齿轮啮合传动变化的研究。　　本论文以齿轮与轴的过盈配合模型为研究对象，研究过盈配合对齿轮的齿形、侧隙、重合度、传动效率和啮合线的影响。以拉美公式为基础，建立渐开线齿轮过盈装配后接触面压力和齿轮径向位移的解析模型，求解出配合面不发生塑性变形时的最大过盈量，并得到过盈配合后齿形变化量的计算公式;通过使用ANSYS对接触应力、径向位移进行仿真，验证解析式的正确性。同时，研究了摩擦系数、过盈量等过盈配合参数对径向位移和接触面应力的影响。　　在过盈量、齿面接触应力和齿轮径向位移理论汁算的基础上，研究过盈配合对齿轮侧隙的影响，考虑热变形、润滑油、轴承和弹性变形对侧隙的影响，确定齿轮副最小侧隙计算公式。研究过盈配合后齿轮重合度和传动效率的变化，并探究过盈量和摩擦系数对重合度、啮合线长度及传动效率的影响。　　为了提高计算的准确性和研究成果的通用性，本文基于MATLAB GUI开发一套计算系统，该系统可完成过盈装配应力应变、齿轮副侧隙、齿轮副啮合线长度、齿轮副重合度和传动效率的计算。　　通过本文工作的开展，得到了过盈配合后新的齿形坐标，分析了过盈配合对齿轮的啮合传动的影响，进一步揭示了啮合传动特性随参数的变化趋势，为过盈配合对齿轮的啮合传动研究提供理论基础。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1课题背景与意义

1．2国内外研究现状

1．3课题主要研究内容

2过盈配合对齿轮齿形及侧隙的影响研究

2．1 渐开线齿轮的齿形参数方程

2．2过盈量的理论研究

2．2．1齿轮过盈配合的径向位移理论研究

2．2．2齿轮过盈量的确定

2．3齿轮与轴过盈配合仿真分析

2．3．1有限元模型建立

2．3．2模型材料属性添加及接触对建立

2．3．3理论公式的验证

2．4过盈配合参数对变量的影响

2．4．1 摩擦系数对齿轮接触应力、径向位移及过盈量的影响

2．4．2过盈量对接触应力及径向位移的影响

2．5过盈配合后齿形坐标方程

2．6齿轮副最小侧隙的确定

2．6．1 考虑温度变化对齿侧间隙的影响

2．6．2考虑润滑油对齿侧间隙的影响

2．6．3考虑轴承对齿侧间隙的影响

2．6．4考虑弹性变形对齿侧间隙的影响

2．6．5考虑过盈装配对齿轮侧隙的影响

2．7过盈配合对侧隙变化的影响

2．7．1过盈量对侧隙变化的影响

2．7．2摩擦系数对侧隙变化的影响

2．8本章小结

3过盈配合参数对直齿轮啮合传动的影响

3．1 过盈配合前后直齿轮重合度的计算

3．1．1直齿轮内、外啮合重合度的计算

3．1．2摩擦系数和过盈量对重合度的影响

3．2过盈配合前后直齿轮啮合线的计算

3．2．1直齿轮内、外啮合啮合线计算

3．2．2摩擦系数和过盈量对重合度的影响

3．3过盈配合对直齿轮传动啮合效率的影响

3．3．1直齿轮内、外啮合效率的计算

3．3．2摩擦系数和过盈量对传动效率的影响

3．4本章小结

4过盈配合参数对斜齿轮啮合传动的影响

4．1 过盈配合前后斜齿轮重合度的计算

4．1．1斜齿轮内、外啮合重合度的计算

4．1．2摩擦系数和过盈量对重合度的影响

4．2过盈配合前后斜齿轮啮合线的计算

4．2．1 斜齿轮内、外啮合啮合线计算

4．2．2摩擦系数和过盈量对啮合线的影响

4．3过盈配合对斜齿轮传动啮合效率的影响

4．3．1斜齿轮内、外啮合效率的计算

4．3．2摩擦系数和过盈量对斜齿轮啮合效率的影响

4．4本章小结

5基于MATLAB GUI的系统开发

5．1 MATLAB GUI简介

5．2人机交互界面的实现

5．3系统开发

5．3．1齿轮过盈装配计算系统开发

5．3．2过盈配合前后齿轮副侧隙计算系统开发

5．3．3齿轮副重合度、啮合线和传递效率计算系统开发

5．4本章小结

6结论与展望

6．1研究结论

6．2展望

参考文献

致谢

个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果