含误差与修形的人字齿轮啮合刚度计算方法

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1、学校代号10532学号S150200303分类号TH132.4密级公开硕士学位论文含误差与修形的人字齿轮啮合刚度计算方法学位申请人姓名徐静培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称周长江教授学科专业机械工程研究方向传动机械学论文提交日期2018年5月20日学校代号：10532学号：S150200303密级：不保密湖南大学硕士学位论文含误差与修形的人字齿轮啮合刚度计算方法学位申请人姓名徐静导师姓名及职称周长江教授培养单位机械与运载工程学院专业名称机械工程论文提交日期2018年5月20日论文答辩日期201

2、8年5月26日答辩委员会主席程军圣教授Meshingstiffnesspredictionmethodforherringbonegearswithmodificationsandmachining&assemblyerrorsbyXuJingB.E.(HenanPolytechnicUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinMechanica

3、lEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZhouChangjiangMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论

4、文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□。√（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I含误差与修形的人字齿轮啮合刚度计算方法摘要人字齿轮具有高重合度、低轴

5、向力、高承载能力和平稳传动等特点，广泛应用于能源装备、大型船舶、高速航空航天器等重要传动装置。啮合刚度是齿轮系统内部激励与动力学模型的关键参量，与模数、重合度、误差、修形量等设计参数有关。对于高载荷人字齿轮传动，研究其啮合刚度、动态特性及由此引起的结构失效尤为重要。研究显示，随接触位置改变的啮合刚度是齿轮噪声的主要来源，是动力学分析和动强度计算的基础。本文基于有限单元法研究人字齿轮的静态接触特性及高速、重载下齿轮的动态啮合特性；计算标准安装的时变啮合刚度，分析安装误差、对中误差及齿廓与鼓形修形对啮合

6、刚度的影响。主要研究内容如下：（1）人字齿轮有限元接触分析。根据展成加工原理，推导齿廓和齿面方程。求解方程，基于CATIA对齿面数据点进行拟合，建立人字齿轮几何模型。将该模型导入到ABAQUS中，建立齿轮有限元模型，并进行有限元静态接触分析和高速重载下的动态接触分析。得到各种工作环境下齿轮的转速、齿面接触应力、齿根弯曲应力、接触力、接触面积等的变化规律，分析齿轮的啮合特性。（2）标准人字齿轮啮合刚度的计算。采用有限单元法计算齿轮的啮合刚度，采用有限元静态接触分析得到法向接触力与综合弹性变形量，计算单

7、齿啮合刚度与多齿综合啮合刚度。采用解析法计算人字齿轮的啮合刚度并与有限元法的结果进行对比，发现两种方法计算得到的啮合刚度基本相同。验证了有限单元法计算人字齿轮啮合刚度的正确性。（3）含误差人字齿轮啮合刚度的计算。建立含安装误差和对中误差的人字齿轮有限元模型，计算齿轮的啮合刚度。分析了多种误差类型对啮合刚度的影响。结果表明，误差使得齿面载荷分配不均导致啮合刚度减小；且刚度随着误差值的增大而减小。（4）含修形人字齿轮啮合刚度的计算。建立含齿廓修形和鼓形修形的人字齿轮有限元模型，计算齿轮的啮合刚度，并研究

8、了两种修形对啮合刚度的影响。结果显示，修形量较小时啮合刚度比未修形时大，但随着修形量的增大，刚度的增幅会减小；修形量较大时，啮合刚度比未修形时小。关键词：人字齿轮；接触分析；啮合刚度；安装和对中误差；齿廓和鼓形修形II硕士学位论文AbstractHerringbonegeariswidelyusedinthetransmissiondeviceofenergyequipment，largeships,high-speedaviationspacecraftandoth