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基于加载接触分析的NW行星轮系齿轮修形研究

作　者: 罗才旺
导　师: 唐进元
学　校: 中南大学
专　业: 机械工程
关键词: 行星轮系加载接触分析齿轮修形
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

矿用电动轮自卸车是一种集机、电、液于一体的高科技产品,是目前1000万吨级以上的大型露天矿场开采运输矿藏的关键装备。自卸车电动轮轮缘减速器是整车中故障多发部位,而国内研制的产品与国外同类产品相比还存在不小的差距；因此,对自卸车电动轮轮缘减速器进行研究,提高自卸车轮缘减速器的质量具有重要意义。轮缘减速器是一个典型的NW行星轮系,相对单对啮合轮齿而言行星轮系的工作指标不但要考虑各齿轮的齿面接触应力与齿根弯曲应力,还需要考虑行星轮系中各行星轮之间的载荷分配情况。所以本文在研究过程中主要使用上述三项指标来反映安装误差和齿轮修形对行星轮系啮合性能的影响。本文主要的研究内容如下：1.从刀具齿面方程出发运用齿轮啮合与包络原理推导得到了包含过渡曲线的齿轮齿面方程,以此方程为基础结合修形原理得到了修形齿轮的齿面方程。将修形齿轮齿面方程写入到PRO/E中,运用PRO/E的扫描模块得到了修形齿轮参数化的精确几何模型。2.研究在Abaqus中进行加载接触分析的关键技术,给出在Abaqus中进行加载接触分析的步骤。3.研究不同齿轮的安装误差对轮边减速器在额定载荷工作时各齿轮的齿面接触应力、齿根弯曲应力及各行星轮之间载荷分配的影响,并针对每种安装误差给出了相应的修形方法。4.基于轮系的加载分析结果设计了轮缘减速器修形参数,对比了新修形参数与原参数下轮系啮合性能,结果表明新设计修形参数下轮缘减速器的各项性能指标都得到了提升。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-8
第一章绪论  8-16
  1.1 课题来源、研究目的与意义  8
  1.2 矿山自卸车行星轮系齿轮传动研究概况  8-9
  1.3 齿轮修形理论与技术国内外现状分析  9-12
  1.4 齿轮TCA与LTCA国内外现状分析  12-14
  1.5 本论文主要研究内容  14-16
第二章修形齿轮三维齿面精确建模  16-30
  2.1 齿轮修形原理  16-20
    2.1.1 齿廓修形  17-19
    2.1.2 齿向修形  19-20
  2.2 含过渡曲面的修形齿轮三维齿面精确建模  20-28
    2.2.1 基于包络原理的齿轮齿面方程推导  20-22
    2.2.2 修形齿轮齿面方程  22-27
    2.2.3 齿轮三维齿面精确几何建模实例  27-28
  2.3 本章小结  28-30
第三章 NW行星轮系齿轮传动加载接触分析  30-49
  3.1 有限元软件的选择及有限元加载接触分析技术研究  30-35
    3.1.1 Abaqus中单元类型选择  30-31
    3.1.2 Abaqus中齿轮网格划分  31-34
    3.1.3 Abaqus中接触面的处理  34
    3.1.4 Abaqus中载荷的施加及稳定接触的建立  34-35
    3.1.5 轴承刚度的模拟实现  35
  3.2 Abaqus加载接触分析前处理  35-38
    3.2.1 Abaqus前处理步骤  35-36
    3.2.2 加载接触分析Abaqus前处理实例  36-38
  3.3 NW行星轮系齿轮传动加载接触分析  38-43
    3.3.1 太阳轮及大行星轮啮合应力分析  38-41
    3.3.2 小行星轮及内齿轮啮合应力分析  41-43
  3.4 均载系数分析  43-44
  3.5 加载接触分析方法的实验验证  44-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章安装误差对NW行星轮系齿轮修形参数影响分析  49-63
  4.1 内齿轮中心距偏差对NW行星轮系啮合影响及修形分析  50-53
    4.1.1 内齿轮中心距偏差设置  50
    4.1.2 内齿轮中心距安装误差对轮齿接触应力及齿根弯曲应力的影响  50-52
    4.1.3 内齿轮中心距安装误差对行星轮载荷分配的影响  52
    4.1.4 针对内齿轮中心距偏差的修形参数研究  52-53
  4.2 内齿轮平行度偏差对NW行星轮系的啮合影响分析  53-56
    4.2.1 内齿轮平行度偏差设置  53-54
    4.2.2 内齿轮平行度误差对轮齿接触应力及齿根弯曲应力的影响  54-56
    4.2.3 内齿轮平行度误差对载荷分配的影响  56
    4.2.4 针对内齿轮平行度偏差的修形参数研究  56
  4.3 行星齿轮中心距误差对NW行星轮系啮合影响分析  56-59
    4.3.1 行星轮中心距安装误差设置  57
    4.3.2 行星齿轮中心距偏差对轮齿接触应力及齿根弯曲应力的影响  57-58
    4.3.3 行星齿轮中心距偏差载荷分配的影响  58-59
    4.3.4 针对行星轮中心距误差的修形参数研究  59
  4.4 行星轮平行度误差对轮齿接触应力及齿根弯曲应力的影响  59-61
    4.4.1 行星轮平行度误差设置  59-60
    4.4.2 行星齿轮平行度误差对轮齿接触应力及齿根弯曲应力的影响  60-61
    4.4.3 行星齿轮平行度误差对载荷分配的影响  61
    4.4.4 针对行星轮平行度误差的修形参数研究  61
  4.5 本章小结  61-63
第五章某企业108T矿山自卸车NW行星轮系齿轮修形参数设计  63-69
  5.1 原参数条件下行星轮系在误差条件下的加载分析  63-65
  5.2 修形参数设计  65-67
    5.2.1 太阳轮修形参数设计  65-66
    5.2.2 小行星轮修形参数设计  66-67
  5.3 修形结果对比与使用效果  67-68
  5.4 本章小结  68-69
第六章全文总结  69-71
  6.1 论文总结  69
  6.2 本文的创新点  69-70
  6.3 后续研究展望  70-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
攻读硕士期间主要研究成果  76

基于加载接触分析的NW行星轮系齿轮修形研究

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