基于啮合动力学的齿轮修形研究及应用

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现代经济生活中,齿轮是一种非常关键的零件,齿轮被广泛地应用于齿轮箱中。目前齿轮技术正朝着高速和重载的方向发展,很多场合对齿轮的要求也越来越严格,相应地对齿轮的研究也变得非常重要。本文从齿轮啮合动力学和齿轮修形方面进行研究,目标是找出动态啮合力和修形量之间的关系,通过合适的修形量和修形曲线的选择达到降低齿轮振动和传动噪音的目的。对齿轮的轮齿啮合刚度、啮合误差及啮合冲击进行动态激励分析,并建立了齿轮传动的动态模型,对齿轮啮合进行动态特性分析。得出结论:斜齿轮在啮合传动过程中会产生扭转、轴向和径向三个方向的振动。采用齿轮修形技术可以有效地减小齿轮啮合的动态激励,从而改善齿轮的动态响应特性。并对卸船机减速器主起升啮合齿轮副进行了仿真运动分析,得出了与理论分析相吻合的结论,验证了理论分析的正确性。其次建立齿轮啮合传动的仿真模型,输入齿轮副的主要参数,并建立传动齿轮副的柔性体模型,包括:建立啮合齿轮副的三维模型、柔性体MNF文件的生成,以及明确齿轮传动的约束条件和加载情况。选择齿面撞击参数,然后仿真运动求出齿轮副工作状态下的实际啮合力。通过利用计算机运动仿真技术,分析对比了几种不同的修形方法,最后得出了修形齿轮的最佳修形曲线及修形量。首先求解出齿轮在不同啮合位置下对应的修形量,再用描点的方法对修形曲线实施精确拟合,构建出齿轮的三维模型,最后通过运动动力学分析修形齿轮。给出了修形后齿轮切向啮合力的时域图,并对比了四种修形曲线的齿轮和修形前齿轮的平均、最大和最小啮合力,最后得出结论:采用日高寺内等修形法能够得到本文研究的齿轮的最佳修形曲线。本文提出利用计算机仿真技术确定修形曲线和修形量的方法,被广泛地应用于卸船机减速器的轮齿修形设计中。这种方法也可被推广到其它类型的齿轮箱的轮齿修形领域。
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