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机床齿轮传动系统有限元分析及动力学研究

作　者: 单志超
导　师: 王可
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 齿轮传动系统有限元法模态动态响应分析
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

齿轮是各类机械设备中应用最广泛的传动零件,其工作性能对整个设备都有着至关重要的影响。随着现代工业技术的快速发展,齿轮传动系统传递的功率不断增大,齿轮的转速不断加快,使得对齿轮传动系统的设计、制造及装配都提出了更高的要求。本课题以辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室设计、生产的数控螺杆铣床铣头内的齿轮传动系统为研究对象,对渐开线直齿圆柱齿轮进行接触分析,得到了齿轮传动系统的综合时变啮合刚度曲线;通过实验确定齿轮系统中三个齿轮的齿廓误差,再用数值仿真的方法得到齿轮传动系统的误差激励曲线。之后将齿轮啮合的刚度激励同误差激励合成,得到整个齿轮传动系统的内部激励;然后对齿轮传动系统模型进行了模态分析和动态响应分析,得到传动系统的固有频率范围及系统两个位置的振动响应曲线。最后通过对铣头的振动测试实验,验证了采用有限元法对齿轮传动系统进行分析的有效性和准确性。本文具体的研究工作主要为,首先建立齿轮啮合的三维有限元模型,对其进行静态接触有限元分析,通过计算轮齿的啮合力及变形,得到齿轮综合时变啮合刚度曲线;然后建立了整个传动系统的有限元模型,对模型进行模态分析,通过提出的一种更加准确计算齿轮装配体模态的方法,得到了齿轮传动系统的固有频率范围及振型;对齿轮传动系统进行动态响应分析,得到了齿轮传动系统的振动速度、振动加速度和振动位移。最后对数控螺杆铣床铣头进行振动检测试验,通过分析频谱中主要的成分确定了齿轮传动系统中主要的振动及噪声来自于齿轮啮合,与动态响应分析结果进行比较,结果基本一致。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 课题研究背景及其意义  9-10
  1.2 齿轮传动啮合刚度国内外研究现状  10-11
  1.3 齿轮传动系统动力学国内外研究现状  11-13
  1.4 齿轮箱振动噪声国内外研究现状  13-15
  1.5 论文研究内容  15-17
第二章齿轮传动系统振动产生机理  17-24
  2.1 齿轮振动分析  17-19
    2.1.1 轮齿的啮合振动  19
    2.1.2 制造和装配误差引起振动  19
    2.1.3 齿轮损伤引起的振动  19
  2.2 齿轮传动系统内部激励产生机理  19-23
    2.2.1 啮合刚度激励产生机理  20-22
    2.2.2 误差激励的产生机理  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章数控螺杆铣床传动系统动态激励分析  24-39
  3.1 数控螺杆铣床主传动系统结构分析  24-25
  3.2 齿轮副时变综合刚度的计算  25-32
  3.3 齿轮传动系统的误差激励  32-38
    3.3.1 数控螺杆铣床传动齿轮齿廓误差检测与分析  32-36
    3.3.2 齿轮传动系统误差激励的数值模拟  36-37
    3.3.3 内部动态激励的合成  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章数控螺杆铣床传动系统动态响应分析  39-51
  4.1 齿轮系统动力学方程  40-41
  4.2 齿轮传动系统固有特性计算  41-47
  4.3 齿轮传动系统动态响应计算  47-50
    4.3.1 齿轮传动系统的瞬态响应分析  47
    4.3.2 结果分析  47-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章数控螺杆铣床齿轮箱振动测试  51-56
  5.1 结果分析  52-54
  5.2 本章小结  54-56
第六章改进措施  56-58
第七章结论  58-59
参考文献  59-62
在学研究成果  62-63
致谢  63

机床齿轮传动系统有限元分析及动力学研究

内容摘要

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