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齒輪在機(jī)械設(shè)備中的咬合情態(tài)分析
  • 關(guān)鍵詞:
    機(jī)械設(shè)備,齒輪
  • 資料類型：
  • 上傳時間：
    2013-03-26
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  • 資料簡介
  • 　　動力學(xué)條件換檔過程中，內(nèi)、外齒輪的碰撞分析如下：在齒輪動態(tài)嚙合時，折算到內(nèi)、外齒輪上的轉(zhuǎn)動慣量很大。如果待嚙合的內(nèi)、外齒輪之間存在著轉(zhuǎn)速差，則嚙合時將會發(fā)生碰撞、沖擊，甚至使接觸齒打壞。我們以輪齒許用破壞強(qiáng)度為依據(jù)，求解內(nèi)、外齒輪安全嚙合的動力學(xué)條件。
    　　
    　　根據(jù)機(jī)械零件6（濮良貴主編，1989年第5版）齒輪強(qiáng)度計算公式知：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算公式2F=2KFTFYFaYSaUdm3z2F[RF]（4）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算公式2H=2KHTHUd3u1uZHZEF[RH]（5）式中，T輪齒傳遞轉(zhuǎn)矩（Nmm）；k載荷系數(shù)；YFa齒形系數(shù)；YSa應(yīng)力校正系數(shù)；Ud齒寬系數(shù)；m齒輪模數(shù)（mm）；Z齒輪齒數(shù)；d齒輪節(jié)圓直徑（mm）；u傳動比；ZH區(qū)域系數(shù)；ZE彈性影響系數(shù)；2F齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度（MPa）；2H齒輪接觸疲勞強(qiáng)度（MPa）；[2F]齒輪許用彎曲疲勞強(qiáng)度（MPa）；[2H]齒輪許用接觸疲勞強(qiáng)度（MPa）。依上述公式計算出動力學(xué)要求的換檔條件。
    　　
    　　在嚙合的瞬間，齒輪所受的沖擊力遠(yuǎn)大于所受的其它力，因而認(rèn)為齒輪僅受沖擊力。碰撞時，由于外齒輪與輪邊減速箱、車輪等剛性連接，慣性大，運(yùn)動狀態(tài)很難改變，在碰撞短時間里，該部分保持勻速X0運(yùn)動。角速度為X0的外齒輪與角速度為Xn的內(nèi)齒輪進(jìn)行嚙合、發(fā)生碰撞，碰撞后內(nèi)、外齒輪一同轉(zhuǎn)動，角速度為X0。根據(jù)動量矩定理，對內(nèi)齒輪進(jìn)行分析得：M=I折óXn-X0t1（3）式中，M為碰撞力矩（Nm）；I折指由傳動過程中所涉及的各旋轉(zhuǎn)零件折算到內(nèi)齒輪上的轉(zhuǎn)動慣量（kgm2）；Xn為內(nèi)齒輪碰撞前的角速度（radPs）；X0為外齒輪碰撞前的角速度（radPs），也是碰撞后的內(nèi)、外齒輪共同運(yùn)動的角速度；t1為碰撞時間（s），估算t1為0.005s.
    　　
    　　運(yùn)動學(xué)條件當(dāng)內(nèi)、外齒輪滿足幾何學(xué)、動力學(xué)條件時，可順利、安全插齒，但檢測運(yùn)動參數(shù)和換檔動作并不是同時進(jìn)行的，還需要經(jīng)過換檔反應(yīng)時間t2才能插齒。換檔反應(yīng)時間t2是指從內(nèi)、外齒輪達(dá)到換檔條件時起，經(jīng)過傳感器、控制器反應(yīng)時間，到驅(qū)動裝置使內(nèi)、外齒輪剛剛接觸時所經(jīng)歷的時間，經(jīng)驗(yàn)估算t2為1.5s.因此，我們要保證經(jīng)過t2時間后滿足換檔幾何學(xué)、動力學(xué)。
    　　
    　　設(shè)換檔開始時內(nèi)、外齒輪的相位差為$<，因有$X和$E的存在，t2時間后內(nèi)、外齒輪的相位差變?yōu)?<0，$<0必須在$<min$<max之間，才能順利插齒換檔。換檔條件的確定綜合式7、式8，順利換檔條件為：0.024<$<01.5$X11125E<01147$X115EF010977對上述得到的換檔條件，我們做了模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)證實(shí)該換檔條件是可行的。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場應(yīng)用的條件有一定的差距，在實(shí)際應(yīng)用中，還要根據(jù)現(xiàn)場的情況，修正換檔條件，加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。
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