渐开线齿轮的热力耦合变形及应用研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：王丹签字日期：z。』降5月乃日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关

2、数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：王丹导师签名：签字日期："20I牛年岁月2弓日签字日期：0oltL年-罗月乃日摘要lIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlY2579108随着机械制造、航空航天、船舶、冶金等行业的发展，对齿轮传动的可靠性要求越来越高。为满足实际工程的需求，越来越多的齿轮需在高负荷情况下运作，由此而产生的齿轮变形有时甚至会直接导致轮齿的失效，这就需要人们为保障高速、重载下齿轮的良好承载能力和传动性能做出更多努力。特别地，由温度变化引起的齿轮热变形在总变形中所占比

3、重越来越大，因此越来越多的国内外学者开始关注并研究由温度引起变形的机理，以期找到有效控制和减少齿轮热变形的方法。要研究渐开线齿轮的传动性能，不仅要研究由温度变化引起的热变形，更要分析热力耦合作用下的耦合变形情况。因此，本文以热传导理论、弹性理论、热弹性理论和有限元理论等理论知识为基础，吸收并参考了国内外对简单机械体的热变形的研究成果，对渐开线齿轮主要做了以下研究：研究了渐开线齿轮在啮合传动时的热力耦合变形机理分析、温度场和应力场计算，建立了齿轮的热力耦合变形物理模型，进行了有限元仿真模拟分析，利用现有的四维高精度热变形测量装置和齿轮力载装置对齿轮在热载荷和力载荷作用下的齿

4、形误差进行了实验研究。证实了热载荷和力载荷同时作用下的齿形误差的客观存在性，且温度变化引起的热变形的影响相对较大。通过对齿轮模型温度场和应力场的仿真分析及对受热载荷齿轮的齿形误差的实际测量，认为变化的温度场会产生热应力集中及较大的热变形，这种因温度急剧变化的热冲击会产生变化的应力和应变场，从而使轮齿的热变形变得复杂。为减少温度的影响，通常可以在齿轮设计源头进行补偿，或加工后进行工艺改进，也可在后期使用中进行修形。研究条件的限制使得本课题中的温度场与齿轮实际工作温度场有所不同，使得所得结果与理论计算并不完全一致，但大部分的数据都是真实有效的。本文的研究对改善齿轮传动性能、齿

5、轮修行计算及提高齿轮使用寿命均具有重要参考价值，同时也是进一步研究其它复杂规则形体热力耦合变形的重要参考依据。关键词：温度场；热应力；热变形：热力耦合；有限元法AbstractAlongwiththerapiddevelopmentofmachinerymanufacturing，aerospace，theships，metallurgy，itcausestherequirementsofreliabilityofgeartransmissionismoreandmorehigh．Inordertomeettherequirementofactualengineering

6、，moreandmoregearshavetooperateathighloadconditions，theresultingdeformationofgearteethsometimeswilldirectlyleadtofailureofgear，whichrequirespeopletomakemoreeffortstoensuregoodbearingcapacityandtransmissionperformanceofgearunderhi曲speedandheavyload．Inparticular，thethermaldeformationofgearca

7、usedbytemperaturechangehavetheincreasingproportioninthetotaldeformation，moreandmoredomesticandforeignscholarsbegantopayaaentiontoandstudythemechanismofdeformationcausedbytemperature，lookingforwardtofindouteffectivemethodthatcontrolandreducethethermaldeformationofgea