非共轭点接触面齿轮传动的强度设计方法研究

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1、密级公开分类号ＴＨ１２＇ＡＮＸＩＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文题目：非共轭点接触面齿轮传动的强度设计方法研究、作者：李占平指导教师：沈云波副教授申请学位学科：机械制造及其自动化２０１８年５月３日密级公开分类号TH12XI’ANTECHNOLOGICAL硕士UNIV学ERSITY位论文题目:非共轭点接触面齿轮传动的强度设计方法研究作者：李占平指导教师：沈云波副教授申请学位学科：机械制造及其自动化2018年5月3日非共

2、轭点接触面齿轮传动的强度设计方法研究学科：机械制造及其自动化研究生签字：指导教师签字：摘要本课题基于齿轮传动的啮合原理和弹性接触理论等基础知识，结合面齿轮齿面的载荷分配规律分析面齿轮的承载情况，研究、建立面齿轮传动的强度设计方法，开展面齿轮的强度计算。以啮合原理为基础，结合面齿轮的几何特征，考虑到曲面接触材料的相关性质，基于赫兹弹性接触力学进行曲面弹性接触量的计算，结合接触椭圆相关性质进而获得非共轭点接触面齿轮接触应力的计算公式；通过数值求解齿面的非线性方程得到面齿轮齿面上的离散点并将其导入三维建模软件Pr

3、o/E中建立面齿轮的几何模型；利用有限元软件ANSYSWorkbench对所建立面齿轮啮合传动的几何模型进行动态接触分析而得到面齿轮传动的最大接触应力；然后将由解析法获得的数据与有限元法数据进行对比分析以判断解析法公式的正确性。借鉴悬臂梁弯曲应力的抛物线法构建面齿轮轮齿弯曲应力的解析模型，开展非共轭点接触面齿轮齿根弯曲疲劳强度分析，确定沿面齿轮齿宽由大端到小端方向不同截面上的齿宽比对面齿轮齿根弯曲应力的影响因数；依据有限元基本理论对点接触面齿轮的三齿几何模型进行有限元分析；根据有限元分析结果对面齿轮弯曲应力

4、基本公式进行修正得到面齿轮齿根弯曲应力计算公式。根据闪温法计算理论和面齿轮啮合传动的几何特点，推导出面齿轮传动中面齿轮瞬时温升计算公式；研究载荷、转速和齿差分别对面齿轮传动瞬时温升的影响；为确保面齿轮传动的抗胶合强度则考虑了齿轮轮齿在整个啮合过程中的最大瞬时接触温度来判定安全系数。采用电阻应变测量法测量正交面齿轮传动轮齿弯曲疲劳强度，在测量时针对最大齿根弯曲应力出现位置，在齿根处布置几组测试点，这些测试点要在保证齿轮正常啮合的前提下测出齿轮齿根处所受的最大齿根弯曲应力值。依据试验值对面齿轮齿根弯曲应力解析法

5、公式验证，从而得到接近工程实际的非共轭点接触面齿轮齿根弯曲应力的计算公式。关键词：面齿轮；接触应力；弯曲应力；瞬时温升；电阻应变测量ResearchonStrengthDesignMethodofNon-conjugatePointContactFaceGearDriveDiscipline:MechanicalManufactureandAutomationStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractBasedonthegear-drivenmeshingpr

6、inciple,thetheoryofelasticcontactandotherbasicknowledge,combiningtheloaddistributionlawoffacegear,thebearingabilityoffacegearisanalyzed.Thisthesisstudiesandestablishesthestrengthdesignmethodoffacegeardriveandcarriesoutthecalculationoffacegearstrength.Based

7、onthemeshingprincipleandthegeometriccharacteristicsoffacegear,andtherelatedpropertiesofthesurfacecontactmaterialareconsidered,thesurfaceelasticcontactamountiscalculatedbasedontheHertzelasticcontactmechanics,andinturntogetthecontactstressformulaofthenon-con

8、jugatepointcontactfacegear.Thediscretepointsonthetoothsurfaceofthefacegearareobtainedbysolvingthenonlinearequationoffacegeartoothsurfacenumerically,andthesediscretepointsareimportedintothePro/Esoftwaretoestab