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关键词： 潜油螺杆泵   减速器   传动比   TRIZ理论  

摘要： 潜油螺杆泵采油系统能够抽汲稠油及气、液、固三项混合液，且具有出油连续、平稳，不易砂卡、气锁等独特优势，对于稠油、含气、含砂油的开采具有重要作用，在国内外各油田的开采作业中得到广泛应用，并取得了良好发展前景和经济效益。为适应潜油螺杆泵机组低速运转的要求，减速器问题成为研究潜油螺杆泵采油系统性能的关键。由于潜油螺杆泵减速器的传动比取值范围受到减速器外径尺寸的影响，先前的研究方法计算出潜油行星减速器传动比取值范围尚不完善，因此本文在明确了潜油行星减速器的功能和性能需求的基础上，针对潜油减速器运行的恶劣环境和苛刻的径向尺寸限制，引入TRIZ理论为传动比取值范围的计算提供方法和工具，创新性的利用发明创造原理解决取值范围求解问题。 本文首先介绍了潜油螺杆泵采油系统及其减速器的国内外发展和TRIZ理论的国内外发展情况，对潜油行星减速器的功能和性能需求及结构设计进行了分析，进而根据TRIZ理论的物—场关系模型创建了潜油行星减速器的物—场模型。在此基础上，利用计算机辅助创新软件建立了潜油行星减速器矛盾冲突矩阵，对系统中的冲突参数进行标准化定义，运用矛盾矩阵系统找寻对应的发明原理，根据原理的启示对潜油螺杆泵减速器的传动比取值范围进行计算。通过行星齿轮的传动条件得到了单级减速器传动比的上限值，运用图解法确定了传动比的下限值，经分析计算最终得到了潜油行星减速器在实际运行中传动比的合理取值范围，计算结果论证了TRIZ理论的可行性和有效性，为确定潜油螺杆泵减速器传动比的取值范围提供了全新的思维方式，对工程项目的实施有重要的理论指导意义。

关键词： 齿轮   销轨   有限元分析   接触分析  

摘要： 齿轮与销轨机构主要应用于采煤机上,随着采煤机功率的不断提高,齿轮与销轨间出现了一系列的问题,如齿轮的裂纹和断裂及销轨的磨损。本文将通过有限元分析的方法,来分析产生这些故障的原因,并分别研究了直弧形和弧形优化后的齿轮齿型面的优化效果。分析了这两种优化方案在重载情况下轮齿的接触情况及不同型面的接触区域在轮齿啮合过程中的变化规律。 为了分析机构在运行过程中,接触斑点、法向力及Mises应力的变化情况,文中选取一个目标齿,目标齿与销轨接触过程中总共转过48。,以每6。确定一个位置,共形成9个位置,本文其中的6个主要位置进行了分析。 计算结果显示,改变摩擦系数对计算结果的影响不大。同时,各位置中轮齿上的最大应力均位于轮齿的边缘处,轮齿在反复的强应力作用下,会最先在边缘处产生裂纹,裂纹不断扩大,最终导致轮齿的断裂。另外,销轨上产生了较大的Mises应力,这种强应力长期作用在销轨上会加速销轨的磨损。 本文在齿轮优化后,选取了适宜的边界条件对模型进行了简化,并对某一位置轮齿啮合的过程进行了受力分析,得出了轮齿在不同齿型面的受载状况,从而确定了最佳的优化方案。根据该优化方案,得到了各种型面下的接触法向力和Mises应力的分布情况及大小,并对所得结果进行比较,为传动齿轮的结构优化提供一种研究方法。

关键词： 三自由度球型腕   万向联轴节   运动学分析   传动比   solidworks仿真  

摘要： 机器人应用于航天、深海、爆炸现场等危险环境作业,已经成为一种研究热点和发展趋势,可以代替人类去执行无法完成的工作。其中,腕部关节对机器人的性能有着重要的影响,因此腕部的自由度以及柔性控制有着重大的研究意义。 本文提出了一种具有三自由度的双半球高性能球型腕,作为机器人的腕部关节,两半球沿着具有一定倾角的斜面接触在一起,利用双万向联轴节这种结构,传递上、下半球的运动,进而完成腕部的偏转与俯仰运动。第三个电机驱动外部的万向联轴节,依靠悬浮轴承实现第三个自由度自转。 首先介绍了三自由度球型腕的结构设计以及工作原理,建立数学模型,按照数学与空间几何的知识,推导了输入与输出的关系,将上、下半球的相对转角转化为宋端执行器的偏转与俯仰姿态。再计算整个传动系统的传动比,将相对转角转化为电机的绝对转角,从而可以实现精确的控制。 对球型腕建立旋转平移矩阵模型,计算齐次变换矩阵。利用矩阵分析法,对齐次变换矩阵进行求导,可以得到球型腕的速度与加速度。另外,应用在航空等重要领域时对机器人的重量有着严格的控制,本文又提出了利用上、下半球的复合运动,来实现球型腕的自转运动,即用两个电机就可实现三个自由度。 根据运动学分析所得公式,使用matlab软件对上、下半球的转角与球型腕的自由度进行模拟分析,得出转角的变化规律。再利用solidworks软件的motion分析模块,对球型腕的运动轨迹进行仿真分析。首先对球型腕的最基本的三个自由度进行模拟仿真,再对球型腕的复杂轨迹进行仿真,可以看出仿真值与理论值相吻合,证明所做的运动学分析是正确的。 三自由度球型腕有望解决机器人作业时因为腕部的缺陷而面临的工作范围问题,使机器人在恶劣的宇航条件等环境中工作成为可能。

关键词： 机械传动   齿轮失效   原因分析  

摘要： 煤矿机械齿轮的失效有轮齿折断、齿面胶合、齿面点蚀和齿面塑性变形等主要形式.由于轮齿啮合不合理,造成超负荷或冲击负荷而产生轮齿较软齿部分金属的塑性变形,严重时在齿顶的边棱或端部出现飞边、齿顶变圆,主动齿轮的齿面上有凹陷,被动齿轮的节线附近升起一脊形,使齿面失去正确的齿形.齿轮失效直接影响着煤矿机械效能的发挥,亟待解决,本文提出几种改进途径.

关键词： 齿廓修形   齿面接触力   ANSYS/LS-DYNA   模态分析   优化设计  

摘要： 齿轮传动系统应用于工业和生活的各个领域,是机械传动方式中的重要传动方式之一。在铁路领域,随着高铁的高速发展,列车速度的提高对其中的齿轮传动的平稳性的要求很高,对齿轮的强度要求和其寿命要求严格。我国的高铁有一定的自主研发技术,然而面对高速工作条件,如何进行精确的齿轮修设计,提高高铁齿轮的传动精度,提高承载能力、减小齿面接触力和延长寿命成为高铁领域难点之一,而高铁齿轮箱在高速工况下工作,对结构的疲劳强度要求严格,所以对高铁齿轮箱的结构优化的意义同样重大。本文结合大连理工大学和南车戚墅堰所合作申请的国家支撑计划,提出一套针对高铁斜齿轮的齿廓修形设计方法,通过理论和仿真相结合方法进行齿廓修形参数计算,用动态仿真软件DYNA对设计结果进行验算认证,证明本设计的精准性和科学性,最后对高铁齿轮箱进行结构优化设计,对高铁齿轮和箱体的设计制造意义较大。具体内容如下： 首先对斜齿轮进行模型建立和接触有限元分析,计算了斜齿轮的安全系数,并验证齿轮的在四中工况下的接触强度安全系数和弯曲安全系数都达到高可靠度要求,根据分析需要对齿轮进行修形。介绍了齿轮啮合冲击的原因和齿廓修形三要素的概念,利用理论和有限元相结合的方法计算出启动工况下齿廓修缘量,以及修形长度和修形曲线起始圆半径,并通过MATALAB软件设计出齿廓修形曲线。根据修形曲线在UG中建立了修形齿轮模型。并用ANSYS/LS-DYNA有限元工具对修形齿轮进行啮合动态仿真,分析齿廓修形三要素对齿面接触力的影响。得出了二次和正弦曲线修形的齿面接触力大小和啮入啮出冲击较小,修形效果较好；当齿顶修形量为0.027mm,顶修形长度为3.5mm时,最大接触力为6865N,比未修形齿轮减小30.0%；并通过计算得到主被动轮齿顶同时修形方式效果差于主动轮齿顶和齿根同时修形方式。这对高铁动车组传动齿轮箱设计有一定的意义。 最后通过对整体齿轮箱进行动力学分析,得到齿轮箱的十阶振型和固有频率,以及在各阶固有频率下齿轮箱各零件的变形,并进一步对齿轮箱外壳进行动力学分析,通过分析结果对齿轮箱外壳进行结构改进设计,最后对改进后的结构进行动力学分析,结果表明变形量比改进前的模型减少,证明了优化方案的科学性。

关键词： 齿轮加工原理   质量提升措施  

摘要： 齿轮传动具有传动效率高、功率范围宽、传动比精确、可靠性强等优点,是机械传动中应用最广泛的传动机构.本文对齿轮加工相关问题进行探讨.

关键词： FSH锥齿轮   啮合特性   加载轮齿接触分析   跑合   振动   噪声   动态特性  

摘要： 主减速器锥齿轮是汽车机械传动系统的重要组成部分,其传动质量及可靠性直接影响整车质量。目前,我国商用重型载货汽车主减速器锥齿轮,在恶劣工况下的传动齿轮副存在使用寿命短、不能满足使用要求的问题。本文基于FSH锥齿轮(分阶式双圆弧弧齿锥齿轮)的接触强度高于现在广泛应用的弧齿锥齿轮,提出将其应用于我国商用重型载货汽车驱动桥以解决目前寿命短的问题。 FSH锥齿轮是将圆弧齿廓应用于弧齿锥齿轮的一种新型传动形式,其承载能力与啮合特性紧密相关,接触点初始位置的确定以及之后由点接触向区域接触的发展是影响承载能力的关键,机床调整参数实现对初始接触点的控制,齿形设计与跑合决定了齿面接触由点到面的发展,本文的研究目的是通过对虚拟制造核心技术LTCA(齿面承载接触分析)开展研究,实现合理机床调整参数快速获取,探索针对FSH锥齿轮的跑合方法。 论文围绕FSH锥齿轮啮合特性开展相关工作,在虚拟设计制造系统、跑合、动态特性等方面进行研究,论文的主要内容及结论如下： (1)应用微分几何与齿轮啮合原理等理论,针对FSH锥齿轮齿形参数灵活设计的特点,提出基于跑合特性的齿形参数设计方法,从理论上推导了FSH锥齿轮的圆弧齿廓合理曲率半径计算公式,根据FSH锥齿轮的圆弧齿廓特点提出合理曲率半径的确定方法。 (2)根据FSH锥齿轮加工原理,推导大、小轮的啮合方程和齿面方程；并对适合分析跑合的啮合方程进行推导,分析其诱导法曲率和啮合过程,确立了跑合速率与齿面磨损率的数学关系。 (3)以空间啮合原理和TCA分析(轮齿接触分析)为基础,对FSH锥齿轮进行LTCA分析(加载轮齿接触分析)；根据TCA原理和LTCA原理,分析FSH锥齿轮的啮合特性,明确了影响齿面接触区的具体因素,完善了FSH锥齿轮的虚拟仿真加工方法,提出了考虑齿面加工特征的齿面接触应力有限元计算方法,完成了FSH锥齿轮的LTCA(加载轮齿接触分析)。 (4)进行FSH锥齿轮的跑合理论研究,对影响跑合的因素进行分析,建立FSH锥齿轮跑合数学模型,探索针对FSH锥齿轮的跑合方法,提出了SLH(乏油、低速、重载)跑合方法。 (5)设计了锥齿轮动态特性测试实验台,对FSH锥齿轮与Gleason弧齿锥齿轮的动态特性进行测试,对比FSH锥齿轮跑合前后的振动与噪声特征信号,并将FSH锥齿轮跑合后的噪声振动信号与Gleason弧齿锥齿轮进行对比。 本文的研究得到了国家自然科学基金项目“超高速大能流密度非稳态润滑空间曲面啮合特征实验提取方法”(批准号：50875009)的资助。

关键词： 运动学仿真   平面连杆机构   ADAMS   实验教学改革   研究型教学  

摘要： 给出平面四连杆机构在ADAMS三维仿真环境下的建模方法,并对其运动及受力进行了分析。将仿真结果与实验结果进行对比,指出三维动力学仿真软件ADAMS在机构运动特性分析中的重要应用价值以及仿真实验在教学中的重要作用。是研究型教学和实验室教学改革的一次探索。

关键词： 接触分析   齿轮   ANSYS   Workbench  

摘要： 采煤机截割部传动齿轮载荷较大,齿面损坏严重,针对这一问题,提出采煤机截割部传动齿轮接触分析方案。文中通过CAXA建立二维模型导入Pro/E软件后建立实体模型,并利用ANSYS Workbench作为仿真平台,对齿轮啮合情况进行静力摩擦接触分析,得到等效应力、压应力和安全系数在齿轮中的分布情况,为齿轮修形设计提供了依据。

关键词： 矫直机   齿轮轴   质量控制  

摘要： 通过对矫直机传动齿轮轴制造工艺中车床加工工序的质量控制,判断该工序是否稳定,及时发现和消除生产中的质量异常波动,保持好的质量状况。为评价工人技术素质,促进工效与技术的提高,加强生产管理提供科学的依据。