金屬橡膠剛?cè)釓?fù)合齒輪副結(jié)構(gòu)設(shè)計及動力學(xué)分析.pdf

1、本文研究工作得到了軍品配套項目“xxx齒輪傳動裝置的研制”的資助。隨著軍事設(shè)備的快速發(fā)展，對減速器的可靠性和傳動精度提出了更高要求。橡膠合金濾波減速器是重慶大學(xué)王家序教授針對軍事設(shè)備的使用性能和傳統(tǒng)減速器的突出問題，發(fā)明的一種高可靠、輕量化的精密少齒差行星減速器。但是橡膠合金作為一種非金屬基體材料，強(qiáng)度剛度不如金屬材料，高低溫性能較差，這在一定程度上阻礙了濾波減速器的推廣應(yīng)用。而金屬橡膠材料可在-70℃~300℃穩(wěn)定可靠的工作，其力學(xué)性

2、能不會發(fā)生較大改變。本文以復(fù)合齒輪副為研究對象，采用金屬橡膠材料作為彈性體，結(jié)合變形協(xié)調(diào)設(shè)計理論，對其結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝形式開展了研究。本研究主要內(nèi)容包括：
　　①基于金屬橡膠材料的壓縮性能和阻尼性能特點，結(jié)合變形協(xié)調(diào)理論，建立了一套關(guān)于金屬橡膠復(fù)合齒輪副的完整結(jié)構(gòu)設(shè)計計算流程。該設(shè)計流程中以金屬橡膠材料的相對密度作為重要變量，從復(fù)合齒輪副的扭轉(zhuǎn)剛度、啟動摩擦力矩和動力學(xué)性能兩條路徑進(jìn)行求解。對比驗證兩種方法所得結(jié)果沒有明顯沖突之后，

3、總結(jié)得到金屬橡膠復(fù)合齒輪的加工參數(shù)?？紤]到前述計算存在的誤差，為了驗證計算的合理性并方便對比實驗，設(shè)計了5組不同間隙?r和不同相對密度的金屬橡膠復(fù)合齒輪副。
　?、谠诔跗谠O(shè)計中便引入動力學(xué)分析以指導(dǎo)并優(yōu)化設(shè)計工作。將支撐軸承、傳動軸和金屬橡膠彈性體等效為支撐剛度和阻尼元件，采用無摩擦的齒輪副嚙合模型，按照集中質(zhì)量法建立一對金屬橡膠復(fù)合齒輪副三個構(gòu)件6個自由度的非線性振動模型。對上述微分非線性方程組進(jìn)行降階，利用Matlab編程求解

4、。之后采用粒子群算法，以金屬橡膠彈性體等效剛度、阻尼為自變量，復(fù)合齒輪副振動響應(yīng)為約束，振動加速度RMS值最小為目標(biāo)開展多目標(biāo)優(yōu)化工作。并將結(jié)果代入前述流程進(jìn)行下一步求解。
　　③針對復(fù)合齒輪副的結(jié)構(gòu)，利用 Abaqus軟件開展高低溫環(huán)境下復(fù)合齒輪副的有限元熱變形分析。之后從齒輪副傳動精度與可靠性入手，在綜合考慮齒厚誤差、齒輪徑向跳動、傳動軸偏心誤差、支撐軸承徑向游隙和前述熱變形分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對復(fù)合齒輪副開展變形協(xié)調(diào)設(shè)計。經(jīng)計

5、算得到常溫時復(fù)合齒輪副的預(yù)緊量，并根據(jù)低溫時的傳動精度和高溫時的傳動可靠性要求進(jìn)行驗算。結(jié)果表明，5組復(fù)合齒輪副的預(yù)緊量既能夠保證低溫時的回差要求，也能保證高溫時復(fù)合齒輪齒圈與輪轂留有一定間隙，保證齒輪副不發(fā)生卡澀、卡死的故障。
　　④針對金屬橡膠材料的成型工藝，并結(jié)合前述計算結(jié)果，設(shè)計出一整套復(fù)合齒輪金屬橡膠彈性體的沖壓成型模具。創(chuàng)造性的提出利用復(fù)合齒輪的齒圈和輪轂作為沖壓模具型腔的一部分，使成型的金屬橡膠彈性體不再需要裝配。<