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XKJ-480精炼机活齿传动机构的开发与研究

作　者: 黄政
导　师: 李勇进
学　校: 大连交通大学
专　业: 机械电子
关键词: 滚子活齿 MATLAB 弹性流体动力润滑稳态热分析
分类号: TQ330.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

滚子活齿传动结构具有单级传动比范围大,负载能力好,结构紧凑等优点,但其在我国制造行业的应用并不广泛。本文针对XKJ—480精炼机,设计满足其减速比、承载能力要求的滚子活齿传动机构,推广其在橡胶机械设备领域的应用。本文主要完成以下几个方面内容：完成以密切圆弧替代内齿圈理论包络曲线的滚子活齿传动结构其主要构件的尺寸设计；分析对共轭齿形修形后存在的齿形间隙对接触载荷的影响规律,推导关于重合度和各啮合副的接触载荷关系的计算公式,根据经典赫兹理论分析接触应力。利用数学工具软件MATLAB,建立满足理论重合度和接触许用应力等约束条件下,以整体结构体积最小化为目标的优化模型,并对优化效果进行分析；根据弹性流体动力润滑理论,通过对传动过程中,滚子活齿与活齿架、激波器、内齿圈三个接触副之间润滑油的黏性参数和弹性参数变化规律的分析,划分其在等温状态下的润滑状态区域,选择对应区域的油膜厚度计算公式进行计算,根据计算结果,分析比较各个接触副最小油膜厚度的值及出现的位置。根据用膜厚比来判断润滑状态的方法,初步确定三个接触副的润滑状态；根据传热学理论,分析滚子活齿与内齿圈接触过程中,由摩擦生热对滚子活齿温度场分布的影响,并在ANSYS中对其进行稳态热分析,提出用具有一定空心度的中空滚子替代实心滚子活齿的方法,在ANSYS中对具有一定空心度的滚子活齿受摩擦生热影响的温度场分布进行仿真。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
绪论  10-13
第一章滚子行星传动的基本理论  13-24
  1.1 滚子行星传动的结构与原理  13-14
    1.1.1 滚子行星传动结构和组成  13-14
    1.1.2 活齿行星传动原理  14
  1.2 滚子活齿传动的运动学分析  14-17
    1.2.1 滚子活齿的位移分析  14-16
    1.2.2 滚子活齿的速度与加速度分析  16-17
  1.3 滚子行星传动的齿形理论  17-19
    1.3.1 相对速度法分析理论齿廓曲线方程  17-19
  1.4 活齿传动的啮合理论  19-22
    1.4.1 活齿传动的连续传动  19-21
    1.4.2 活齿传动的重合度  21-22
  1.5 滚子活齿行星减速器结构型式  22-23
    1.5.1 内齿圈固定的减速器型式  22-23
  本章小结  23-24
第二章密切圆滚子减速器选型与传动尺寸的设计  24-36
  2.1 滚子活齿减速器选型和工作载荷分析  24-28
    2.1.1 XKJ-480精炼机工作结构和原理  24-25
    2.1.2 粘性流体力学模型  25-26
    2.1.3 神经网络系统  26-27
    2.1.4 滚子活齿减速器输出转矩  27-28
  2.2 滚子活齿减速器传动尺寸设计分析  28-31
    2.2.1 共轭齿形的密切圆弧替代及修切圆修形  28-31
  2.3 滚子活齿减速器几何参数计算  31-32
    2.3.1 密切圆滚柱活齿减速器的几何参数计算公式  31-32
  2.4 数学仿真模型  32-35
    2.4.1 模块化计算和齿形修形可视化仿真  32-35
  本章小结  35-36
第三章密切圆减速器传动中载荷分析  36-52
  3.1 活齿传动受力分析方法  36
    3.1.1 静力分析法  36
    3.1.2 拟动力学法  36
  3.2 密切圆滚柱接触载荷分析  36-39
  3.3 齿形间隙对接触载荷的影响规律分析  39-41
  3.4 接触应力分析  41-46
    3.4.1 Hertz接触理论  41-42
    3.4.2 活齿传动接触应力分析  42-46
  3.5 密切圆活齿减速器优化设计模型  46-51
    3.5.1 设计变量与目标函数  46-47
    3.5.2 约束条件  47-49
    3.5.3 优化模型计算方法  49-50
    3.5.4 优化效果分析  50-51
  本章小结  51-52
第四章活齿传动的弹性流体动力润滑研究  52-72
  4.1 弹性流体动力润滑理论  52
  4.2 弹流润滑状态及油膜厚度计算公式  52-53
    4.2.1 弹流润滑状态图  52-53
    4.2.2 润滑状态区对应的油膜厚度计算公式  53
  4.3 活齿传动结构的弹流润滑分析  53-66
    4.3.1 滚子活齿与活齿架润滑状态分析  54-58
    4.3.2 滚子活齿与激波器润滑状态分析  58-61
    4.3.3 滚子活齿与内齿圈润滑状态分析  61-66
  4.4 等温弹流润滑膜厚度影响因素分析  66-71
    4.4.1 载荷对油膜厚度的影响分析  66-68
    4.4.2 转速对油膜厚度的影响分析  68-70
    4.4.3 油膜膜厚比的分析  70-71
  本章小结  71-72
第五章密切圆滚子活齿稳态热分析及仿真  72-82
  5.1 传热学理论  72-75
    5.1.1 热传递的方式  72-73
    5.1.2 稳态问题有限元分析基本理论  73-75
  5.2 滚子活齿温度场分析  75-78
    5.2.1 摩擦热流量的确定  75-76
    5.2.2 滚子活齿表面对流系数的确定  76-78
  5.3 滚子活齿表面稳态温度场有限元分析  78-81
    5.3.1 滚子活齿稳态温度场分析  78
    5.3.2 ANSYS有限元稳态分析  78-80
    5.3.3 中空滚子活齿稳态温度场分析  80-81
  本章小结  81-82
结论  82-84
参考文献  84-86
攻读硕士学位期间发表的学术论文  86-87
致谢  87

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