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同轴对转行星齿轮传动优化与有限寿命评价
| 论文题名： | 同轴对转行星齿轮传动优化与有限寿命评价 |
| 关键词： | 无人水下航行器;对转行星轮减速器;弯曲疲劳寿命;断裂力学;有限寿命评价 |
| 摘要： | 无人水下航行器(UUV)有热动力和电动两类推进系统。电动推进系统由于其噪声小、航行中无污染、无重量变化以及使用维护方便等优点，在现代水中兵器中得到了越来越广泛的重视和应用。在电动推进系统中，采用单转永磁同步电机驱动，结合减速传动机构的推进系统是目前无人水下航行器的最新选择。本文是以某无人水下航行器的对转行星轮减速器为研究对象，研究了减速器的功率流向特性和有限寿命条件下的齿根弯曲寿命，具体工作包括以下几个方面： ①提出一种应用于无人水下航行器电力推进系统的新型复合行星减速机构。该减速机构由一个行星轮系与一个差动轮系组成，可以将一个单输入转化为两个转速相等的同轴对转输出。基于差动轮系功率流的分析方法，确定了符合行星传动装置的功率流向特征。通过比较输入功率分配情况，分析了系统中不存在循环功率的情况并得到一些有用的结论。 ②在提出的复合行星轮系的基础上，分析了双行星内外啮合行星轮系和差动行星轮系需满足的几何条件及齿轮强度条件，建立了两级行星轮传动系统的优化设计模型，并对两单级分别进行优化。通过编写MATLAB程序进行求解，得到满足要求的所有解。以减速器的体积最小为优化计算的目标，从所有满足条件的参数组中选择最合适的一组参数。 ③应用边界元分析软件FRANC3D研究了加载力大小、初始缺陷形状及位置、轮辐厚度、压力角、齿根圆角等因素对裂纹扩展速度的影响，对包含初始缺陷的齿轮进行裂纹扩展仿真，得到扩展至整个齿宽后的裂纹形状，以及载荷循环次数与裂纹长度关系曲线。通过计算不同载荷条件下齿根应力和裂纹扩展到全齿宽时的循环次数，得到有限寿命条件下的S-N曲线。 |
| 作者： | 汤庆儒 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 石万凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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