【摘 要】
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人字齿轮以其结构紧促、传动力矩大、传动比稳定、无附加轴向力等特点广泛应用于航空航天、大型船舶等领域。但是,现代工业的高速发展对人字齿轮传动性能提出了更高的要求。为了改善齿轮的啮合状态,降低传动过程中产生的振动和噪声,从而提高齿轮的传动性能,对国防工业、高端制造业等大有裨益。齿轮静力学是研究齿轮传动的基础,通过采用适当的修形措施来改善齿轮的静力学特性,提高齿轮修形的适用性,已成为齿轮设计中的一项重要
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人字齿轮以其结构紧促、传动力矩大、传动比稳定、无附加轴向力等特点广泛应用于航空航天、大型船舶等领域。但是,现代工业的高速发展对人字齿轮传动性能提出了更高的要求。为了改善齿轮的啮合状态,降低传动过程中产生的振动和噪声,从而提高齿轮的传动性能,对国防工业、高端制造业等大有裨益。齿轮静力学是研究齿轮传动的基础,通过采用适当的修形措施来改善齿轮的静力学特性,提高齿轮修形的适用性,已成为齿轮设计中的一项重要任务。本文通过修形理论,借助ROMAX软件主要对齿轮的静力学特性和修形的敏感性进行分析,从而改善齿轮的静力学特性,提高齿轮的适用性。论文主要进行了以下研究:(1)基于齿轮修形理论基础,确定了修形方式为拓扑修形,确定了修形算法为蒙特卡洛法和遗传算法修形,确定了修形曲线为二次抛物线。(2)由于所研究的人字齿轮为组合型齿轮其齿槽宽小、支撑刚度大、安装精度和对称性高,所以人字齿轮左右齿面载荷对称分布。对该对人字齿轮建模和加载时,可以建相应的斜齿轮模型,并施加一半扭矩。得到修形前后各种工况下的应力条形图、安全系数条形图、传动误差曲线图、单位长度法向载荷分布图、接触应力分布图,比较而言采用遗传算法能够有效改善齿轮的啮合特性。(3)分别对三组齿廓最优修形数据、三组齿向最优修形数据和一组拓扑最优修形数据进行敏感性分析,其包括:修形参数分别对传动误差和接触应力最大值的敏感性分析、中心距安装误差对传动误差的敏感性分析。表明齿廓修形参数对传动误差敏感,对接触应力最大值不敏感,中心距安装误差对齿轮(齿廓修形)传动误差不敏感;齿向修形参数对传动误差不敏感,对接触应力最大值不敏感,中心距安装误差对齿轮(齿向修形)敏感;拓扑修形对传动误差敏感,对接触应力不敏感,中心距安装误差对齿轮(拓扑修形)不敏感。(4)利用搭建的传动误差实验台架测量标准齿面传动误差幅值,与ROAMAX软件计算得到的传动误差幅值进行对比。理论计算得到的传动误差幅值与实验测得传动误差幅值变化规律相一致。
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