渐开线齿轮动态接触仿真及实验研究.pdf

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1、硕士学位论文渐开线齿轮动态接触仿真及实验研究SIMULATIONANDEXPERIMENTALSTUDYONINVOLUTESPURGEARDYNAMICCONTACT何晓辉哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH137.51学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文渐开线齿轮动态接触仿真及实验研究硕士研究生：何晓辉导师：刘明教授申请学位：工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH13

2、7.51U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSIMULATIONANDEXPERIMENTALSTUDYONINVOLUTESPURGEARDYNAMICCONTACTCandidate：HeXiaohuiSupervisor：Prof.LiuMingAcademicdegreeappliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMec

3、hatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-conferring-institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要齿轮系统动力学特性的研究对系统的性能和可靠性有着重要影响。尽管目前对于齿轮动力学的研究已经比较成熟，但是大部分研究都是以齿轮模型为基础。齿轮模型通常没有考虑真实齿廓的接触情况，对齿轮接触计算过于简化，因此会降低动力学计算的准确性。而轮齿是齿轮啮合的基本单元。以轮齿模型作为基础模块，并

4、考虑真实齿廓的接触过程，才能准确地反映系统的动力学特性。因此，本文以渐开线直齿轮为研究对象，对基于轮齿接触模型的齿轮动力学建模方法以及动力学特性进行研究。考虑渐开线轮齿啮合的基本原理，得到基于距离检测的轮齿动态接触算法。运用该接触算法和赫兹接触模型，并综合考虑轮齿时变啮合刚度、阻尼、摩擦和齿轮侧隙等非线性因素，建立渐开线轮齿动态接触模型。研究多轮齿啮合的计算方法，并基于AdamsSubroutine二次开发平台实现轮齿接触模块和多齿接触模块的集成，最终建立齿轮动态接触模型。分析在给定工况下一对外啮合和内啮合齿轮动

5、态响应特性和动态接触力特性，并根据理论计算初步验证模型。另一方面，通过轮齿动态接触力的大小和啮合点的位置，计算齿根动态弯曲应力。分析不同阻尼比和负载对系统动态响应的影响，并对接触参数的选取进行讨论。以验证仿真模型为目的，完成齿轮动态弯曲应力实验的原理设计，提出通过测量齿根动态弯曲应力实现间接验证仿真动态接触力的方法。考虑传感器的布置和数据传输设计实验台的总体结构；基于数据采集设备和LabVIEW，搭建实验数据采集平台。在不同工况下对齿轮进行实验，得到系统的转速、动态转矩以及动态弯曲应力等数据。实验结果和仿真结果表

6、明，实验测试的齿根动态弯曲应力和仿真计算的动态弯曲应力在数值大小和变化趋势上基本相同，从而验证了仿真模型的准确性。关键词：轮齿动态接触模型；Adams二次开发；动态特性；实验验证-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThestudyofthedynamiccharacteristicsissignificanttoperformanceandreliabilityofgearsystems.Althoughthegeardynamicsisstudiedextensively,mostresearc

7、hesarebasedonthegearmodule.Ingearmodel,thecontactisusuallysimplifiedandrealcontactbetweenapairofgearsisneglected.Consequently,thecalculationaccuracyisreduced.However,toothisthebasicmoduleofagearpair.Studyingdynamiccharacteristicwithrealcontactofatoothpaircapt

8、uredbasedonatoothcontactmodelaccuratelyreflectsthedynamicsofthesystem.Inthispaper,themodelingmethodbasedonthetoothcontactanddynamicresponseareinvestigatedforaspurgearpair.Adynamiccontacta