少齿数齿轮副啮合原理与齿轮轴强度研究

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1、分类号：TH132,41单位代码:10720密级公开f学号：1208020302硕士学位论文少齿数齿轮副啮合原理与齿轮轴强度研究ThemeshingtheoryofLess-toothGearpairandtheresearchofGearaxis’sstrengthanalysis论文作者：____________編'龙—__________指导教师、职称：张国海教授学科、专业名称：机械设计及理论研究方向t机械强度分析与现代设计方法分类号：TH132.41单位代码：10720密级：公开学号：1208020

2、302硕士学位论文少齿数齿轮副啮合原理与齿轮轴强度研究ThemeshingtheoryofLess-toothGearpairandtheresearchofGearaxis’sstrengthanalysis论文作者：成小龙指导教师、职称：张国海教授学科、专业名称：机械设计及理论研究方向：机械强度分析与现代设计方法二〇一五年六月1陕西理工学院学位论文独创性声明木人声明所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文屮己经注明引用的内容外，论文中不包含其他个人已经发表或撰写过

3、的研究成果，也不包含为获得陕西理工学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料^对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：州夕年Z月分曰陕西理工学院学位论文使用授权声明本人同意研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属陕西理工学院。本人保证毕业离校后，发表本论文或使用本论文成果时署名单位仍为陕西理工学院。学校有权保留学位论文并向国家主管部n或其它指定机构送交论文的电子版和纸质版；本人授权陕西理工学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影

4、音、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于1、保密□，在_年解密后适用本授权书。2、不保密i(请在以上相应方框内打“v”）作者签名：JjliA年/月s日摘要少齿数齿轮副是指含有少齿数齿轮（齿数为1～7）的渐开线圆柱斜齿轮副。该技术采用双向变位（切向和径向）方法突破了传统齿轮设计对最少齿数的限制，大幅度减少了小齿轮齿数，具有单级传动比大、结构紧凑、重量轻、传动效率高等优点。国外虽有类似的研究成熟应用于机械产品的例子，但由于技术保密性，其设计理论和加工方法均未公开。国内针对此技术的研究还不够全面

5、，能供工程实际应用的成熟资料并不多。本研究在现有的关于少齿数齿轮传动研究成果基础上，重点开展了少齿数齿轮副啮合原理与齿轮轴的强度研究，并利用有限元软件分析了裂纹缺陷对其模态的影响。首先，少齿数齿轮传动作为一种新型的齿轮传动形式，其啮合性质的优劣对实际工程应用有着直接的影响。通过建立少齿数齿轮的端面齿廓数学模型，依据齿轮空间啮合原理，推导其接触点处的法线矢量和相对速度，进而推导其空间啮合方程。其次，基于材料力学中极惯性矩的概念，采用叠加原理，提出了精确计算少齿数齿轮轴极惯性矩的新方法，并进行了误差分析，为研究

6、少齿数齿轮轴的强度、刚度和进一步优化少齿数齿轮副设计参数提供了重要依据。第三，在少齿数齿轮副中，由于小齿轮其轴向尺寸与径向尺寸之比（长径比）较大，属细长轴类零件。其断裂有可能造成不必要的经济损失，本研究基于断裂力学，并以齿数为2的少齿数齿轮轴为例，利用ABAQUS对其齿根应力场强度因子KI进行了求解，并利用Matlab软件进行了KI曲线拟合。为后续的断裂力学参数测试及安全性能的判定提供了理论依据。最后，利用ABAQUS有限元分析软件对少齿数齿轮做了有效的模态分析，求解了其固有频率，并对齿轮不同位置裂纹对其的

7、影响进行了分析和数值对比。为其结构优化设计、动力学研究及噪声和故障诊断提供了有利的参考。关键词：少齿数齿轮副；啮合原理；少齿数齿轮轴强度；模态分析AbstractBilateralmodificationlessteethnumbergearpairissaidtocontainalessteethnumbergear(numberofteethis1~7)ofinvoluteshelicalgearpair.Thistechnologybreaksthroughthelimitoftraditionalg

8、eardesignoftheminimumnumberofteeth,greatlyreducingthenumberofgearteeth,withasinglestagetransmissionratio,compactstructure,lightweight,highdrivingefficiencyadvantages.Similarstudiesabroadalthoughmatureappliede