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原文传递小倾角船用齿轮箱交错轴传动特性研究

论文题名：	小倾角船用齿轮箱交错轴传动特性研究
关键词：	船用齿轮箱;传动特性;交错轴传动;齿轮啮合
摘要：	课题来源于“十一五”国家科技支撑计划课题“高速、重载、精密机械传动系统关键技术研究”子课题“船用齿轮关键技术及产业化(2006BAF01B07-02)”。　　小倾角船用齿轮箱采用渐开线变厚齿轮空间交错轴传动,实现主机的倒车运动。实际应用中,小倾角渐开线变厚齿轮空间传动接触方式理论上为点接触,大大限制其承载能力,导致齿面频繁破损,使用寿命低,振动噪声高等关键技术问题。论文针对上述问题结合小倾角船用齿轮箱的特点,从可实现交错轴线接触的小倾角空间变厚齿轮传动啮合理论出发,对小倾角船用齿轮箱交错轴齿轮传动啮合理论,几何设计方法,轮齿加工制造,啮合特性以及系统动态特性等关键技术展开研究,对于提高小倾角船用齿轮箱承载能力、减小振动噪声、提高使用寿命具有重要的意义。　　论文的主要内容如下: 　　 ①基于空间局部共轭啮合理论,对小倾角船用齿轮箱空间交错轴变厚齿轮传动节圆锥啮合理论进行了研究;推导交错轴变厚齿轮传动空间点接触到线接触的转变计算条件,提出考虑线啮合条件的倾角船用齿轮箱交错轴渐开线变厚齿轮直接设计法与间接设计法,研究几何设计参数对啮合齿面主方向夹角与法面齿形角系数的影响,表明轴交角与节锥角对其有较大影响,但刀具齿线倾斜角对其影响较小;采用假想齿条刀具对渐开线变厚齿轮滚削加工过程进行理论推导,建立小倾角船用齿轮箱三维实体模型。　　 ②基于空间齿轮啮合原理和有限单元法,建立基于载荷与安装误差耦合作用下的小倾角船用齿轮箱交错轴齿轮传动啮合模型,对其接触特性进行分析,研究外载荷,中心距误差、轴交角误差和齿轮轴向位置误差对其啮合印痕、啮合刚度、传动误差、啮合位置以及啮合线方向的影响规律;结果表明啮合主方向角、外载荷、轴交角误差及中心距误差对啮合特性有较大影响,但齿轮轴向位置误差对啮合特性影响较小,同时随啮合主方向角的减小,齿轮副的啮合特性对安装误差的敏感度增加。　　 ③基于空间接触理论和啮合原理,推导小倾角船用齿轮箱交错轴变厚齿轮传动等效滑动摩擦系数公式,考虑轮齿时变啮合刚度,时变传动误差、时变旋转半径、时变摩擦系数建立小倾角船用齿轮箱系统耦合非线性动力学模型,采用变步长Runge-Kutta法和隐式直接积分法(Implicit dynamic analysis using directintegration)对系统动态特性进行求解,获得系统响应的升频域、时域分布,相图以及Poincaré截面图;研究了啮合主方向角,外载荷以及安装误差对齿轮系统动态特性的影响规律,表明啮合主方向角,外载荷,轴交角误差及中心距误差对系统动态特性有明显的影响,但齿轮轴向位置误差对动态特性影响较小,同时随啮合主方向角的减小,齿轮系统的动态特性对安装误差的敏感度增加。　　 ④通过对小倾角船用齿轮箱倒车工况下的加载试验,测试船用交错轴渐开线变厚齿轮传动的轮齿啮合特性,得到齿面啮合印痕,与有限元啮合模型分析得到的理论啮合印痕进行对比分析;对小倾角船用齿轮箱系统动态特性进行测试,得到齿轮箱承载工况下的动态响应,验证了理论计算结果的正确性。
作者：	宋朝省
专业：	机械设计及理论
导师：	朱才韩
授予学位：	博士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文