齿轮传动分扭均载特性研究与优化

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齿轮分扭传动系统是一种重要的且运用广泛的传动形式,其在航空、船舶等领域扮演着关键角色。对于一个普通的齿轮分扭传动结构而言,保证其左、右分支能够得到均匀的扭矩分配,是符合设计初衷并实现分扭传动功能的基本要求,众多研究人员也就齿轮分扭传动基本均载特性的研究展开了历久且大量的工作。而对于一个全新的,包含多分扭构型的多级齿轮分扭传动系统的研究工作亟待开展,因此本文拟通过有限元方法,对某构型多级齿轮分扭传动系统的分扭均载特性及其影响因素进行较为全面的仿真分析,通过一系列的仿真计算,开展系统动态分扭均载特性影响因素的研究。这有利于提高对于多级齿轮分扭传动系统基本传动特性的认识和掌握。全文的主要的研究内容有:(1)建立分扭传动系统中三类齿轮啮合副的三维及有限元模型,并通过仿真得到了锥齿轮、直齿轮、斜齿轮三对齿轮副的齿面接触力及应力云图等分析结果,通过对比理论计算结果,验证了所建模型的准确性以及通过有限元仿真方法进行齿轮啮合分析的可行性。(2)通过对比分扭传动单元的理想局部模型在进行单独分析情况下的表现与其在整体分扭传动系统中由于受到不同分扭传动级之间相互作用影响情况下的表现,分析系统对各分扭传动单元均载表现的影响。(3)针对输入级、中间级分扭传动结构深入展开分扭均载性能影响因素分析,研究弹性轴刚度、相位差、轴线偏移、轴承游隙等因素对此两种不同构型分扭传动结构的均载特性存在何种影响。(4)通过引入动载系数、极差的概念并将其作为评价分扭传动结构动态均载振动特性的指标,研究分析不同的影响因素对输入级、中间级分扭传动结构的动态传动表现有何不同程度的影响。(5)论证分析得到适用于本次研究对象的系统分扭传动均载性能优化方法,通过对右侧单发输入工况下的分扭传动系统为例展开研究,验证了所提出的弹性轴刚度调整方法对优化系统均载特性的有效性,并针对算例给出具体的分扭均载性能优化方案,显著提升了系统整体分扭均载性能。
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