输出轴转动并轴向往复运动二维变速箱原理研究与试制

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1、硕士学位论文输出轴转动并轴向往复运动二维变速箱原理研究与试制作者姓名邓海燕学科专业机械设计及理论指导教师吴上生教授所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月PricipleStudyandTrialProductionofTwo-dimensionalGearboxwithRotatingandAxialReciprocatingOutputADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：DengHaiyanSupervisor：Prof.WuShangshengSouthChinaUniv

2、ersityofTechnologyGuangzhou,China摘要随着现代加工技术的进步及工业需求的多样化，传统“一维”变速箱已不能满足某些工业生产的特殊需求，研究表明在高分子聚合物加工过程中施加轴向往复运动能提高挤出产品的性能。在此背景下，本文对高分子聚合物加工设备所使用的变速箱进行创新研究，提出一种能实现输出轴转动并轴向往复运动的新型二维变速箱，并详细研究该变速箱的结构原理、仿真分析、优化和试制等理论问题，其结论可为该变速箱的研发提供理论基础，最终研制出输出轴转动并轴向往复运动新型变速箱。课题主要研究工作包括：首先，通过对比现有的往复式挤出机装置的

3、优缺点，提出一种能实现输出轴转动并轴向往复运动的二维变速箱结构模型，并详细介绍该变速箱的传动原理和性能特点；应用双偏心机构幅值调整方法和偏心轮结构特点，设计往复运动相关部件，重点研究分析输出轴转动并轴向往复运动机构传动原理。其次，针对往复运动部件的受力行为特征，对往复运动部件受力模型进行数学建模，分析负载反力对往复运动部件的影响，求解输出轴能进行轴向往复运动部件的受力情况及临界运动条件。最后，根据设计要求完成各零部件的结构设计，并建立新型变速箱三维参数化模型。接着，利用动力学仿真软件ADAMS，根据齿轮赫兹接触应力理论建立变速箱动力学模型，对变速箱进行运动

4、学和动力学仿真分析，仿真结果验证了该变速箱传动理论的可行性，且得到的各齿轮间的动态啮合力，为变速箱关键零部件分析提供载荷边界条件。然后，对变速箱关键零部件进行受力分析及有限元仿真，据此对其齿轮、输入轴及偏心轴结构进行针对性优化。利用弹性动力学理论建立变速箱箱体有限元模态分析模型，由箱体的固有频率可知箱体的设计合理地避开了齿轮啮合频率。由于往复运动结构受谐波载荷，本文对其进行模态分析及谐响应分析，研究了其在不同频率负载下的动态特性，为往复运动部件结构的优化设计提供理论基础。最后，加工制造出新型二维变速箱样机并搭建螺杆挤出机试验平台，试验验证了该新型二维变速箱

5、传动原理的正确性和可行性，由于时间限制，没有对变速箱的性能测试试验进行专门研究。关键词：二维变速箱；虚拟样机；动力学仿真；有限元分析IAbstractWiththeadvancementofmodernmachiningtechnologyandthediversificationofindustrialdemands,thetraditionalone-dimensionalgearboxhasbeenunabletomeetthespecialneedsofcertainindustryproduction.Ithasbeenshownthatthee

6、xtrudedproductperformancehasbeenimprovedintheprocessingofthehighpolymerswhileaxialreciprocationisapplied.Inthiscontext,thearticleconductaninnovativeresearchonthegearboxusedinhighpolymerprocessingequipment,andproposedanewtwo-dimensionalgearboxthatcanrealizeoutputshaftrotationandaxi

7、alreciprocation.Withdetailedstudyofthestructuralprinciples,simulationanalysis,optimizationandtrialgearbox,theconclusionscanprovidetheoreticalbasisforthedevelopmentofthegearbox.Finally,anewtypeofgearboxwithoutputshaftrotationandaxialreciprocatingmotionwassuccessfullyinvented.Themai

8、nresearchesoftheprojectinclude:Fi