机械类-毕业设计-开题报告-齿轮

1、研究的意义，同类研究工作国内外现状、存在问题(列出主要参考文献)研究意义：齿轮传动是机械中最常用的传动形式之一，广泛应用于机械、电子、纺织、冶金、采矿、汽车、航空、航天及船舶等领域。随着科学技术的飞速发展，机械工业也发生着日新月异的变化，特别是近几十年来机电一体化产品的广泛应用，使得人们对齿轮的动态性能提出了更高的要求。非线性动力学、振动、噪声及其控制己成为当前国际利技界研究得非常活跃的前沿课题之一。在此同时，传统的静态设计方法也逐渐不能适应设计和运行的要求，而新兴的动态设计方法越来越被认同和采用。在日常生活及工程应用中，人们广泛使用着各种各样的机器设备。机械在工作过程中产生的振动，恶化了设备的动态性能，影响了设备的原有精度、生产效率和使用寿命，同时，机械振动所产生的噪声，又使环境受到了严重污染。因此，齿轮系统的动力学行为和工作性能对各种机器和机械设备有着重要影响。机械的振动和噪声，大部分来源于齿轮传动工作时产生的振动。所以，机械产品对齿轮系统动态性能方面的要求就更为突出。研究齿轮系统在传递动力和运动过程中的动力学行为的齿轮系统动力学一直受到人们的广泛关注。齿轮传动系统的T作状态极为复杂，不仅载荷T况和动力装置会对系统引入外部激励，而且齿轮副本身的时变啮合刚度和误差也会对系统产生内部激励。同刚出于润滑的需要也一般会提供必要的齿侧间隙；加之，由于齿轮传动过程中的磨损，也不可避免得在齿轮副中造成间隙。在低速、重载的情况下，间隙对齿轮系统的动态性能不会产生严重的影响，用传统的线性动力学模型可以较好地反映齿轮传动的振动特性；在高速、轻载的情况下，由于齿侧问隙的存在，齿轮间的接触状态将会发生变化，从而导致齿轮间接触、脱齿、再接触的啮入啮出冲击，这种由间隙引发的冲击带来的强烈振动、噪声和较大的动载荷，影响齿轮的寿命和可靠性，从而促使人们对齿轮系统的非线动力学引起了足够的重视和关注。现状：齿轮机构因为具有传动效高、结构紧凑、传动平稳等优点，被广泛地应用于各类机器设备上，尤其是重载传动方而，齿轮传动机构更是占据着举足轻重的地位。对齿轮传动机构就提出了高转速、大载荷、长寿命、低噪声等要求。要满足这些要求，就必须深入地研究齿轮啮合的动态特性。目前，研究较多的是内部激励，而齿轮副的时变啮合刚度和齿轮副误差是引起齿轮系统振动的主要内部激励因素，现在广泛采用有限元法计算齿轮的时变啮合刚度。随着测试技术和信号分析技术的发展，利用动态试验及理论分析结合的方法，深入研究齿轮系统的耦合振动特性。对于齿轮系统减振降噪，实现动态优化设计有重要意义。存在的问题：20世纪70年代初，日本的会田俊夫在他主编的《齿轮的设计与制造》艺术中曾经指出：“齿轮传动载强度方面的问题已经基本解决，目前亟待解决的重大技术课题是齿轮传动的震动和噪声问题”。一般的齿轮设计方法中，这往往不能满足齿轮传动性能上的要求。随着齿轮传动机构向着高速、重载方向发展，造成了在齿轮传动机构中产生了较为强烈的震动与噪声问题。在各种机械中，特别在汽车和精密机床等许多机械中，都要求解决齿轮传动所引起的震动与噪声问题，齿轮啮合的动力学问题日益突出。由_丁震动加剧，导致磨损、疲劳破环、噪声和实际运动规律片理论运动规律，从而发生误差，降低了及其工作的安伞性、可靠性和工作质量，严重是甚至可以导致齿轮或其他机件的破坏。但是在实际齿轮传动系统中，往往会产生较为强烈的振动与噪声问题。齿轮传动系统振动与噪声产生的原因，主要是由于齿轮的误差和齿轮刚度的变化及其他的齿轮振动，从而产生的噪声。随着现代制造技术的提高，材料科学的发展以及热处理工艺措施的不断改进，齿轮传动机构正向着高速、重载、高效、轻量化、长寿命的方向发展，这一切使得齿轮传动机构的振动与噪声问颢蛮得更加突出，并受到广泛重视。随着非线件动力学理论的日益成熟，一些学者试图从非线性振动理论山发，、考虑间隙、轮齿啮合变刚度、润滑油膜等非线性因素，建立齿轮传动机构的多体弹性非线性动力学模型，从而在理论上对齿轮传动机构的振动与噪声问题进行一些有益的探索。2、研究目标、内容和拟解决的关键问题(根据任务要求进一步具体化)系统设计目标：通常齿轮系统口'分为传动系统和结构系统两部分。传动系统是指由齿轮副、传动轴等组成用于传递运动和动力的系统。结构系统是指支承和保持传动系统正常工作的支座和箱体等。研究目标是确定和评价齿轮系统的动态特性。主要包括四个方面的内容：(1)、有特性，是指固有频率和振型。(2)、态响应，主要包括轮齿动态啮合力和轮齿激励在系统中的传递以及传动系统中个零什的动态响应等。(3)、动力稳定定性，通过系统动力稳定性的分析，可以确定影响稳定性的因素和稳定区、非稳定。(4)、系统参数对齿轮系统动态特性的影响，研究齿轮系统的结构形式、几何参数等对这些性能的影响。研究的主要内容：(1)、进行圆柱齿轮系统的几何尺寸的计算以及校核。(2)、应用PR0/E软件对齿轮系统进行三维实体建模建立包括齿轮副、传动轴和箱体在内的齿轮系统力学完整的有限元模型。(3)、应用ANSYS软件对齿轮系统振动特性进行有限元分析。关键问题：(2)、对齿轮传动系统进行三维实体建模。(3)、建立齿轮系统的耦合振动模型，对它进行模态分析，并在此基础上，对系统在刚度激励和误差激励等内部激励下的响应进行了分析计算，揭示齿轮内部激励对齿轮啮合过程动态特性的影响规律。3、特色与创新之处(1)、齿轮系统包括齿轮副、传动轴、箱体等均符合国家标准(GB)及机械工业标准(JB)整副模型体现了高度的标准化及可换性。(2)、采用传统的线性动力学理论和方法对齿轮传动建模，不仅模型简练、方法简便，可以充分利用现有的理论，(3)、应用PR0/软件建立齿轮传动系统完整的模型。(4)、应用ANsYs软件对齿轮系统振动特性进行有限元法分析。4、拟采取的研究方法、步骤、技术路线(1)、查词各种相关资料，收集有用的资料。(2)、进行总体的齿轮箱的设计思路，初步确定各个零件的基本尺寸。(3)、对齿轮及传动轴进行校核，包括接触疲劳强度校核和弯曲疲劳强度校核。(4)、用PR0/E建立三维实体模型(5)、建立齿轮箱系统的耦合振动模型并进行模态分析(6)、对齿轮系统在刚度激励和误差激励等内部激励下的响应进行分析计算(7)、应用ANSYS软件对齿轮系统的振动特性进行有限元分析。(8)、结束语。5、拟使用的主要仪器设备、试剂和药品计算机、PRO／E软件、AXSYS软件、AUTOCAD软件等绘图软件以及手工绘图工具6、参考文献[1]李瑰贤，马亮，林少芬等船用齿轮传动啮合刚度及动态性能研究船舶工程2000，(5)[2]李润方齿轮传动的刚度分析和修形方法重庆大学出版社，1998．[3]李润力，王建军齿轮系统动力学．北京：科学山版社，1997[4]方宗德，蒋孝煜，宋镜瀛用空间方法的齿轮传动系动态分析清华人学报1987，27(5)[5]唐增宝，钟毅芳直齿圆柱齿轮传动系统的振动分析．机械工程学报．1992，28(4)[6]ASKumareta[，0ndynamictoothloadstabilityofspurgearsystenlusingthestate—spacingapproachASMEJournalofMechanisms，Transmissins，andAutomationinDesignVol_107(1)．1985[7]MBentonandA.Seireg,Simulationofresonanceandinstabilityconditionsinpinion-gearsvstelilsASMEJournalofMechanicalDesing,Vol100(1).1978[8]李珩，易太连，王行．工程建模实例与技巧西安电子科技人学出版社，2004[9]齿轮手册编委会编.齿轮手册上.机械工业出版社，2003[10]姜俊杰PRO／Ewlldfirc高级实例教程中国水利水电出版社，2004．[11]倪栋，段进，徐久成等通用有限元分析ANsys70实例精解电了工业出版社，2003注：l、开题报告是本科生毕业设计(论文)的一个重要组成部分。学生应根据毕业设计(论文)任务书的要求和文献调研结果，在开始撰写论文前写出开题报告。2、参考文献按下列格式(A为期刊，B为专著)A：[序号]、作者(外文姓前名后，名缩写，小加缩写点，3人以上作者只写前3人，后用“等”代替。)、题名、期刊名(外文可缩写，不加缩写点)年份、卷号(期号)：起止页码。B：[序号]、作者、书名、版次、(初版不写)、出版地、出版单位、出版时间、负码。3、表中各项可加刚页。