影响空间齿轮磨损主要因素分析

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1、中图分类号：V414.3+2学校代码：10213UDC：621密级：公开工学硕士学位论文影响空间齿轮磨损的主要因素分析硕士研究生：李贵祥导师：王武义教授申请学位：工学硕士学科：航空宇航制造工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V414.3+2U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEANALYSISFORTHEMAINFACTORAFFECTINGTHEWEAROFSPACEGEARCandid

2、ate：LiGuixiangSupervisor：Prof.WangWuyiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：AerospaceManufacturingEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着空间

3、技术的发展，机械部件的寿命成为空间技术中急需解决的问题之一。齿轮机构作为重要的传动机构在空间飞行器中具有广泛的应用，研究空间齿轮磨损的产生条件与抑制措施，从而提高空间齿轮机构工作的可靠性与寿命具有重要的理论意义和实际意义。齿轮接触应力是齿轮磨损的主要影响因素。本文以真空环境中工作的齿轮机构为例，进行空间齿轮的热力耦合接触分析，并进行热真空实验，验证热力耦合接触分析的结果。本文基于Hertz接触理论，建立齿轮接触应力沿啮合线变化的数学模型。®通过MATLAB编程形成一套数值计算方法，数值求解了齿轮啮合过程中接触应力沿啮合线的分布规律，

4、为分析齿轮接触区温度奠定基础，并分析了负载转矩、齿形角和齿宽对齿轮接触应力的影响。同时，对比数值计算得到的齿轮接触应力与有限元接触分析得到的齿轮接触应力，以验证有限元接触分析模型的正确性。基于Block闪温理论，建立齿轮啮合过程中接触区瞬时温升沿啮合线变化的数学模型，数值求解了齿轮啮合过程中接触区瞬时温升沿啮合线的分布规律，作为热力耦合接触分析时的边界条件，同时分析了转矩、转速、滑动摩擦系数以及齿形角对齿轮接触区瞬时温升的影响。然后将空间齿轮热力耦合接触分析所得结果与不考虑温度边界条件下的接触应力进行对比，分析接触区温度对接触应力的

5、影响。进行了空间齿轮机构热真空实验，测量实验前后每个齿轮的重量，考察齿轮的磨损情况。采用扫描电镜分析了空间齿轮在真空环境下的磨损形式，同时分析了齿轮轮齿在齿顶、节圆附近以及齿顶和节圆之间的磨损程度。根据齿轮磨损程度与接触应力的对应关系，验证热力耦合接触分析的结果。关键词：空间齿轮；热力耦合；接触分析；热真空实验-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofspacetechnology,thelivesofmechanicalcomponentbecomeoneofthekeyprobl

6、emsinspacetechnology.Gearmechanismisanimportanttransmissionmechanismandhasawiderangeofapplicationsinthespacecraft.Theresearchofproductionconditionandsuppressionmethodofthewearofspacegeartoimprovethereliabilityandthelifeofspacegearmechanismhasanimportanttheoreticalandpr

7、acticalsignificance.Gearcontactstressisthemainfactorsofthegearwear.Inthispaper,thecoupledthermo-mechanicalcontactanalysisofspacegearinvacuumenvironmentwascarriedout,andthethermalvacuumtestwascarriedouttoverifytheresultofthecoupledthermo-mechanicalcontactanalysis.Themat

8、hematicalmodelofgearcontactstresschangingalongthemeshinglinewasestablishedbasedonHertzcontacttheory.Anumericalmethodw