基于有限元方法齒輪精確建模及傳動(dòng)精度分析.pdf

1、隨著機(jī)械裝備朝著高精度、高負(fù)載的方向發(fā)展，對(duì)齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)精度有更高要求。但是，由于齒輪制造加工過程的誤差、系統(tǒng)支撐剛度的作用，齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)精度受到影響。為了提高齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)精度，必需要掌握誤差以及支撐剛度與齒輪傳動(dòng)精度內(nèi)在聯(lián)系。有限元方法是研究齒輪傳動(dòng)精度最為高效、準(zhǔn)確、直觀的一種方法，但是，目前網(wǎng)格劃分方法以及有限元求解方法已經(jīng)無(wú)法定量分析齒輪傳動(dòng)精度問題。為此，基于有限元接觸理論，本文提出基于直齒輪瞬時(shí)接觸線法，建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)精確接觸模

2、型；基于螺旋線旋轉(zhuǎn)拉伸法，建立斜齒輪精確接觸模型；定量嵌入齒輪誤差和支撐剛度，引用準(zhǔn)靜態(tài)方法分析齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)精度，具體內(nèi)容如下：
　　為參數(shù)化建模奠定理論基礎(chǔ)，本文基于漸開線直齒輪幾何學(xué)理論，求解漸開線、齒根圓、齒頂圓參數(shù)方程，根據(jù)齒輪刀具加工過程中的共軛嚙合理論，編程求解齒輪過渡曲線參數(shù)方程；同時(shí)介紹了漸開線螺旋面參數(shù)方程，求解斜齒輪瞬時(shí)接觸線。結(jié)合有限元接觸理論，首次提出點(diǎn)對(duì)點(diǎn)精確接觸模型概念，為定量分析誤差、支撐剛度與傳動(dòng)精

3、度關(guān)系奠定基礎(chǔ)。
　　為實(shí)現(xiàn)直齒輪有限元模型精確接觸，本文基于齒輪瞬時(shí)接觸線方法，編程求解直齒輪端面瞬時(shí)嚙合點(diǎn)，經(jīng)矩陣變換，離散漸開線部分接觸點(diǎn)。對(duì)漸開線上與齒頂圓和過渡曲線特別近的離散點(diǎn)，進(jìn)行“融合”處理。將點(diǎn)對(duì)點(diǎn)精確接觸模型和自由網(wǎng)格劃分模型計(jì)算結(jié)果與理論值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性；通過比較接觸位置節(jié)點(diǎn)不同錯(cuò)位量對(duì)應(yīng)力結(jié)果影響，分析節(jié)點(diǎn)錯(cuò)位量與求解精度與求解效率之間關(guān)系。
　　為研究直齒輪整周期傳動(dòng)精度分析，本文闡述準(zhǔn)靜

4、態(tài)物理模型，并進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)有限元齒輪接觸設(shè)置。基于瞬時(shí)接觸線法建立的直齒輪接觸模型，添加并分析齒廓、偏心、齒距累積誤差、支撐剛度對(duì)齒輪傳動(dòng)精度影響規(guī)律。簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)支撐，用彈簧等效支撐件，箱體軸承孔兩兩之間建立關(guān)聯(lián)彈簧，分別考慮軸承、箱體剛度對(duì)傳動(dòng)精度影響。
　　為實(shí)現(xiàn)斜齒輪精確建模及傳動(dòng)精度分析，本文通過分析比較斜齒輪基于瞬時(shí)接觸線法、螺旋線旋轉(zhuǎn)拉伸法建模，并對(duì)相同齒輪參數(shù)不同有限元模型進(jìn)行分析靈敏度分析，為斜齒輪精確參數(shù)化建模提