【摘 要】
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齿轮传动系统作为一种可以传输动力和运动的机构,在各类机械产品中均有所应用,它有着传动效率高、传动比恒定、工作寿命长等优点。作为机械系统中的核心机构,齿轮传动系统的传动性能决定了整个机械系统的工作状态。为了降低系统传动误差,需要研究齿轮的各类误差对系统传动误差的影响情况。而随着计算机技术发展,有限元方法已经成为了一种研究接触分析的重要方法。本文使用有限元法,在较好地为渐开线齿轮实体模型划分六面体网格
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齿轮传动系统作为一种可以传输动力和运动的机构,在各类机械产品中均有所应用,它有着传动效率高、传动比恒定、工作寿命长等优点。作为机械系统中的核心机构,齿轮传动系统的传动性能决定了整个机械系统的工作状态。为了降低系统传动误差,需要研究齿轮的各类误差对系统传动误差的影响情况。而随着计算机技术发展,有限元方法已经成为了一种研究接触分析的重要方法。本文使用有限元法,在较好地为渐开线齿轮实体模型划分六面体网格的基础上,研究了误差齿轮模型的建模方法,并基于该方法创建了渐开线圆柱齿轮接触模型,在此基础上分析了齿轮齿廓偏差、齿距偏差以及中心距偏差对接触应力以及传动误差的影响规律。本文主要研究内容包括:（1）基于渐开线齿轮的几何学基础知识准确创建齿轮三维模型。依据渐开线齿轮的啮合原理获得渐开线方程与螺旋线方程,把轮齿端截面的齿廓形状分成渐开线、过渡曲线、齿顶圆以及齿根圆四段,以此为基础在CAD软件Pro/ENGINEER中精确地创建齿轮啮合实体模型。（2）渐开线圆柱齿轮接触分析及模型准确性验证。使用HyperMesh软件高超的划分网格的能力为齿轮的实体模型划分六面体网格,同时对齿轮轮齿局部的接触区域进行网格细化。将处理好的的模型文件导入到ABAQUS中,完成渐开线齿轮有限元接触模型的创建,并与采用Hertz理论计算出的理论解进行对比验证有限元接触模型计算的准确性。（3）研究了齿轮齿廓偏差、齿距偏差以及中心距偏差对传动误差的影响。利用MATLAB程序化生成齿廓偏差、齿距偏差以及中心距偏差,通过HyperMesh软件中对网格节点的编辑能力,将齿轮齿廓上的单个节点进行偏移或将齿轮单个轮齿整体旋转偏移的方式将三种误差数据嵌入到渐开线齿轮标准有限元模型中,生成误差齿轮模型。分析不同的误差因素对齿轮传动系统接触应力以及传动误差的影响规律,得到了齿廓偏差以及齿距偏差对接触应力影响较大,偏心误差对传动误差影响最为显著的结论,为精密齿轮的传动设计提供依据。
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