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機械齒輪傳動系統的振動特性研究摘要:隨著科學技術的不斷發(fā)展,機械工業(yè)面貌日新月異,機械的運轉速度越來越高,因此人們對機械產品的動態(tài)性能提出了愈來愈高的要求。齒輪傳動是機械傳動中應用最為廣泛的一種也是機械傳動的重要組成部分,在國民經濟建設中起著舉足輕重的作用。在航空、船舶、汽車等領域中,其重要性尤為突出。齒輪變速箱主要由箱體、軸承、傳動軸和齒輪構成,有關研究表明,變速箱是拖拉機的主要噪聲源之一,變速箱的噪聲主要由箱中的傳動齒輪產生。關鍵詞:齒輪;傳動系統;振動特性 1齒輪傳動振動國內外研究概況研究表明:機械的振動和噪聲,其中大部分來自齒輪傳動工作時產生的振動,因此機械傳動中對齒輪動態(tài)性能的要求就更為突出。要滿足這一要求,人們開始把越來越多的注意力轉向齒輪傳動的動態(tài)性能研究。具體地說, 就是研究齒輪傳動系統的動載荷、振動和噪聲的機理、計算和控制。就需要從振動角度來分析齒輪傳動裝置的運轉情況,并按動態(tài)性能最佳的目標進行設計。為了解決上述問題,以研究齒輪傳動和噪聲特性為主要內容的齒輪動力學十多年來得到了較廣泛的重視和研究,日本機械工程學會 1986年對齒輪實際調查與研究表明,評價齒輪高性能化的前兩項分別為低噪聲和低振動。 1992年在美國機械工程協會主辦的第六屆機械傳動國際學術會議(6th Intenational Power Transmission and Geartng Conference)上,齒輪動力學研究得到了普遍的重視,宣讀論文占總數的21%,列發(fā)表論文數的第一位,突出表明了齒輪傳動向高速、重載方向發(fā)展后,其動力學研究的緊迫性。中國于1984年成立了機械工程學機械傳動分會齒輪動力學會組,并成功地舉行了三次全國齒輪動力學學術會議, 促進了我國學者在這一領域內的發(fā)展。對于齒輪輪齒的誤差激勵,早在1958 年,Harris就認為它是引起齒輪振動的三種主要內部激勵之一。20世紀70年代許多學者 (W.D.Mark,A.W.Lee,D.B.Welbowrn等)研究過傳遞誤差的統計性質及其對齒輪振動和噪聲的影響。其中T.Tobe研究過齒輪動載荷的統計特性,首先建立了直齒輪系統的非線性 Fokker-Planck方程,并由此推出了矩方程, 然后用統計線性化方法求解,從而得到響應的前二階矩。在分析中,他們把靜傳遞誤差分解為確定性分量和隨機分量,并將隨機分量表示成"經濾波的白噪聲"。1985年,A.S.Kumar 等分析了直齒輪動載系數的統計特性,隨機輸入是傳遞誤差,處理成經時不變的成形濾波器濾波的高斯白噪聲。推出了等效離散時間狀態(tài) 方程和均值,方差波動方程,以確定嚙合位置隨機誤差幅值和運轉速度等對動載系數均值和方差的影響。 2齒輪傳動動態(tài)特性研究現狀齒輪傳動動態(tài)特性的研究大體上可分為兩大部分:齒輪傳動系統振動特性的研究和齒輪結構振動的研究。 2.1齒輪傳動系統振動特性的研究齒輪傳動系統振動的主要激勵為隨時間變化的嚙合剛度、齒輪誤差和不穩(wěn)定載荷,它是一個參數自激振動系統,齒輪傳動的振動包括徑向、周向和軸向的振動。關于直齒輪剛度計算已有比較成熟的Weber-Banaschek公式由于斜齒輪接觸線沿齒寬是傾斜的,因此在計算斜齒輪嚙合剛度時,首先需要研究斜齒輪的載荷分布及輪齒變形。受計算手段的限制,早期的研究是把斜齒輪輪齒假設成由大量獨立的法向薄片所組成(即“薄片”理論),各薄片的變形是獨立的。建立在這種模型下的斜齒輪載荷分布計算,忽略了各片之間的相互影響進一步的研究是將斜齒簡化成一剛性或彈性夾持的懸臂扳。由于懸臂扳幾何形狀與輪齒相差較大,因此所得結論很少校用來研究載荷分布,大多以此研究由載荷引起的變形及齒根彎矩。Monch和Roy用凍結法對環(huán)氧樹脂齒輪的載荷分布做了光彈性實驗。Conry和Seireg用線性規(guī)劃技術計算了斜齒輪接觸線上的載荷分布,其輪齒變形被分成彎曲變形,接觸變形支承變形等,用材料力學和赫茲變形公式計算各變形分量。Mathis和Simon用三維有限元研究了斜齒輪的載荷分布和變形。Nicmann和 BhthBe及Nicmann和winter是將接觸線的總長度變化用來估計齒輪的剛度波動。著名齒輪動力學專家、日本東京工業(yè)大學Umezawa用齒輪的有限差分模型對斜齒輪沿接觸線的裁荷分布等作了理論分析后,對一對有限齒寬齒輪的載荷分布和嚙合剛度特性進行了一系列的研究,并根據齒輪端面重合度εα和軸面重合度 εg的大小判斷齒輪嚙合剛度波動的幅值(即計算振動幅)大小。由于Umezawa是通過一等效懸臂梁的有限差分模型總結出的斜齒變形公式,因而對它的研究尚無法考慮齒輪結構尺寸的影響。 Umezawa通過實驗和仿真計算研究認為在相同誤差情況下,端面重合度εα和軸面重合度εg相同的齒輪副的振動水平是一樣的在國內,齒輪系統動態(tài)方程求解的方法主要有狀態(tài)空間法、復富氏系數法和富氏級數 (Fourier serics)法。這些方法都不同程度地簡化了齒輪傳動系統振動特性的求解,保留了系統的參變和整體特性。為了設計出具有良好動態(tài)降性和低噪聲齒輪傳動系統,近年來人們對影響齒輪傳動系統動態(tài)特性的因素做了不少理論計算和實驗研究。采用柔性輻板齒輪結構是降低齒輪傳動噪聲,提高齒輪傳動乎穩(wěn)性的又一主要措施,Berestnev的實驗研究表明,通過改變輪體結構尺寸,可使齒輪的彎曲、接觸疲勞強度增加1.2～1.4倍,壽命增加1.5～2倍振動噪聲減小6～8dB。國內對鋼輪轂、橡膠輪輻的柔性幅板齒輪系統的降噪特性進行了實驗研究,結果表明在模數較大的場合,其降噪效果在7dB左右,減振效果為50%,高頻噪聲可下降6～18dB。 2.2齒輪結構振動的研究齒輪結構固有頻率及振型、動態(tài)響應和動應力的研究是建立在一般結構振動計算方法基礎上的。為了避免共振,防止顫振,或者是研究其響應問題,一般都要求先計算結構的模態(tài),目前在計算結構動力學問題中雖為有效的數值方法是有限單元法。然而,隨著結構日益復雜化、大型化的發(fā)展,使人們不得不將眼光放在各種節(jié)省計算內存的求解方法上。這些促進了各種降階技術和動態(tài)子結構技術的興起和發(fā)展。如果將求解靜力問題的波前法用于子空間迭代法中,就能使一般工程結構問題可以在微機上求解。由于在國內外曾發(fā)生多起齒輪輪體的共振導致的破壞事故,所以齒輪輪體固有振動特性的研究得到國內外的普通關注。這在對齒輪傳動安全運行要求很高的航空工業(yè)來說尤其重要。美國波音費托爾公司(Boeing Vetrol)就是用有限元法來預測齒輪結構的共振頻率。國內外對盤形圓錐齒輪結構固有振動特性進行了大量的理論和實驗研究,取得了一批非常有價值的結論。 Oda用Miller公式計算了具有不同福板支承形式的薄輪緣直齒輪結構的固有頻率,研究了其傳動系統的振動加速度。國內外的理論和實驗研究表明,齒輪結構的行波共振會造成齒輪的成塊斷裂。參考文獻 [1]陳予恕.非線性振動[M].天津:天津科技出版社,1983. [2]魏任之.齒輪的修形與降噪[D].第二屆全國齒輪動力學會議論文,l987. [3]方宗德.正齒輪傳動的動載荷影響因素分析 [J].西安交通大學學報,l988.

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壓縮機單螺桿專用加工機床介紹本文摘自： http://www.lwbao.com/jixieleilunwen/ysjdlgzyjgjcjs_687203.html 摘要：本文從四個方面介紹了國內現有單螺桿加工機床的布局和結構，并把優(yōu)缺點一一列舉出來，由于壓縮機生產廠的單螺桿加工機床和機床資料對外保密，以上介紹難免有片面、不妥之處，因此僅供單螺桿壓縮機生產廠參考。關鍵詞：單螺桿加工機床布局主軸結構進給深度傳動間隙一、介紹機床的布局壓縮機排氣量的大小決定了星輪、螺桿直徑的大小和嚙合中心距的大小，因此螺桿直徑的不同，機床的主軸與刀具的回轉中心也不同。為滿足加工不同直徑的螺桿，目前國內單螺桿加工機床的布局大致有以下幾種方案。第一種：機床的主軸與刀具回轉中心的中心距為固定式機床的主軸與刀具回轉中心的中心距為固定式，中心距不可調整。加工幾種直徑的螺桿就需要幾種中心距規(guī)格不同的機床。優(yōu)點：機床的結構簡單。缺點：每種機床只能加工一種規(guī)格的螺桿，當市場上某種規(guī)格的壓縮機螺桿需要量大時，造成一臺機床加工，其他機床閑置。第二種：機床的主軸箱為可回轉式機床可根據加工螺桿直徑的大小在加工前把主軸箱旋轉一個角度。這種主軸箱能夠回轉的機床是對上述第一種機床在使用方法上的改進，與第一種機床的結構基本相同。優(yōu)點：機床的結構簡單，能適應多種規(guī)格螺桿的加工。缺點1：主軸箱旋轉后主軸回轉中心線與刀具回轉中心線間的距離不易精確測量。缺點2：主軸箱旋轉后主軸前端面與刀具的回轉中心線間的距離減少，因此加工較大直徑的螺桿受到限制。第三種：機床的主軸箱為橫向移動式主軸箱底部與底座之間布置有矩形滑動導軌，主軸箱移動的方向垂直于主軸回轉中心線并垂直于刀具回轉中心線。主軸箱的動力通過花鍵軸傳給底座內的刀具進給機構。根據加工螺桿直徑的大小，在加工前用手輪絲杠進給機構把主軸箱移動到適當位置，然后用螺釘將主軸箱固定在底座上。主軸箱的移動距離可用光柵尺檢測，位置誤差±0.005mm。采用主軸箱可橫向移動的一個機床就可以加工直徑φ95～φ385mm之間任何一種規(guī)格的螺桿。由于加工φ95～φ385mm直徑的螺桿，造成主軸前端面與刀具回轉中心線間的距離差值過大，因此在實際應用時設計成兩種規(guī)格的機床，一個機床加工φ95～φ205mm直徑的螺桿，另一個機床加工φ180～φ385mm直徑的螺桿。優(yōu)點：機床能適應多種規(guī)格螺桿的加工，每種規(guī)格的螺桿不需要配備相應的加工機床。缺點：機床的結構和機床的裝配較前二種機床復雜，機床的造價也較前二種機床高。二、介紹機床的主軸結構機床主軸箱的水平主軸和底座上的立式的主軸精度的高低決定了被加工螺桿的精度，同時螺桿在壓縮機中以幾千轉的速度高速旋轉時，精度較差的螺桿會使壓縮機產生發(fā)熱、振動、效率低、磨損快等現象。國內目前現有的單螺桿加工機床主軸結構大致有以下兩種方案。第一種：軸承徑向游隙不可調的主軸結構主軸前軸承采用1個雙列圓柱滾子軸承和兩個推力球軸承組合，該主軸使用雙列圓柱滾子軸承承受徑向切削力，使用兩個推力球軸承承受軸向切削力。主軸后軸承一般采用1個雙列圓柱滾子軸承或采用1個向心球軸承。這種主軸結構的優(yōu)點：主軸的加工和裝配簡單，造價較低。缺點1：由于主軸軸承的徑向游隙不可調整，所以主軸精度較差。雖然可以利用軸承的內徑和軸徑的過盈配合來消除軸承的徑向游隙，但每個軸承的內徑和徑向游隙不是一個固定值，因此設計和加工時很難給準軸徑與軸承內徑的配合公差。缺點2：在市場上很難買到國產或進口的C、D級或P4、P5級的推力球軸承，機床生產廠常用普通級軸承替代使用，此舉也影響了主軸精度的提高。軸承徑向游隙不可調的主軸結構適用于一般精度的普通機床，不適用于對主軸精度要求較高的機床。第二種：軸承徑向游隙可調的主軸結構主軸前軸承采用一個P4級圓錐孔的雙列圓柱滾子軸承和1個P4級的雙列向心推力球軸承組合。該主軸使用圓錐孔的雙列圓柱滾子軸承承受徑向切削力，使用雙列向心推力球軸承承受軸向切削力和部分徑向切削力。主軸后軸承一般采用1個P5級圓錐孔的雙列圓柱滾子軸承。圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的內圈和配合軸徑均為1：12圓錐，用圓螺母鎖緊軸承則使軸承在軸向產生一個位移并使軸承的內圈膨脹，從而達到減少或消除軸承徑向游隙的目的。這種主軸結構的優(yōu)點：主軸精度較高。在主軸前端面φ230mm直徑上測量主軸的端面跳動值為0.010mm。在主軸前端φ230mm外圓上測量主軸的徑向跳動值為0.005mm。第二種結構的主軸精度比第一種主軸精度提高50%左右。這種主軸結構的缺點：主軸的加工工藝較復雜，主軸的裝配也需要有經驗的工人操作才能使主軸精度達到理想數值。三、刀具進給深度的控制不同直徑的螺桿需要加工螺旋槽的深度也不同，螺旋槽的深度從幾十毫米到一百多毫米不等，刀具進給機構大約需要旋轉進刀幾千圈才能完成一個螺桿零件的加工。由于刀具進給機構在刀具旋轉的同時還要完成進刀動作，所以一些在普通機床上常用的機械、電氣控制切深的方法都不適用于單螺桿加工機床。單螺桿加工機床的刀具進給機構采用以下不同的方法都可以達到控制進刀深度的目的。第一種：摩擦離合器和電氣開關控制刀具進給深度它的控制原理是刀具切深增大時刀具進給機構的負載扭距增大，使刀具進給機構傳動鏈中的摩擦離合器打滑，一個機械連桿機構觸發(fā)電氣開關并發(fā)出聲、光信號提示操作者，此時操作者人工操作斷開刀具進給機構的動力。這種控制方法的優(yōu)點是：控制方法簡單及零件加工和操作不受突然斷電的影響。缺點是：加工不同直徑的螺桿需要調整摩擦離合器壓緊碟簧的預緊力。由于每個螺桿材質的密度、硬度存在細微差異及刀具鋒利程度也存在差異，因此使這種控制方法的精度不太準確，可能導致螺桿螺旋槽的深度公差過大。第二種：用電磁離合器、編碼器組合控制刀具進給深度刀具進給系統中，裝有電磁離合器及一對用于檢測刀具轉動圈數的測速齒輪和一個編碼器。它的控制原理是刀具剛接觸螺桿表面時手工啟動編碼器記數開關，記數裝置則開始記數，當刀具旋轉到事先設定的圈數時也就是達到切削深度時，電磁離合器自動斷開刀具進給的動力并發(fā)出聲、光信號提示操作者零件已加工完畢。該檢測裝置通過數顯表顯示進給圈數或進給量。電磁離合器脫開后，刀具只隨立軸旋轉并無進給運動。這種控制方法的優(yōu)點是：螺桿螺旋槽的深度公差控制較準確，由于有數顯表顯示要加工的深度或圈數和已加工的深度或圈數，在操作上也很直觀和方便。缺點是：機床的電氣控制較復雜同時這種控制方法在零件加工時如果廠區(qū)突然斷電，事先設定的數據會丟失。如果在電氣控制中加入蓄電池，使之在斷電維初期維持檢測裝置的工作，上述問題就可以得到解決。 21/212> 四、齒輪傳動間隙的控制單螺桿加工機床在加工螺桿時，由于螺旋槽是在刀具旋轉和工件旋轉的合成作用下完成加工的。在剛切入工件時刀具在旋轉的切向方向上受到的走刀抗力較大，刀具在將要切出工件時在螺旋槽的作用下，刀具在旋轉的切向方向上受到的走刀抗較小，甚至是受到工件螺旋槽的推力。由于存在著機床箱體孔加工、齒輪加工等各種誤差，刀具旋轉軸的傳動間隙過大，俗稱曠量大。檢測傳動間隙過大的方法是將動力輸入軸固定并左右旋轉晃動輸出軸，如果是用常規(guī)的傳動結構設計制造機床，輸出軸的傳動間隙擺角在十幾度到幾十度。傳動間隙過大造成螺桿的螺旋槽加工表面有明顯的接刀痕，從而影響了螺桿的加工精度。機床在裝配完成后刀具旋轉軸的傳動間隙過大，實際上是齒輪受各種誤差的影響，造成齒輪側隙的過大。機床機械傳動中的齒輪加工不管是采用幾級精度的，設計者考慮到齒輪的制造誤差、箱體中心距加工誤差、溫度變化、潤滑油膜厚度、裝配誤差等因素，機床傳動設計必須保證齒輪傳動留有一定的側隙，側隙的大小決定了齒輪齒厚公差的大小。單螺桿加工機床的主傳動結構有區(qū)別于其他機床的特殊性。為減小或得到合理的傳動間隙目前單螺桿加工機床常采用以下兩種辦法。第一種：在輸出軸上安裝抱閘在刀具旋轉輸出軸外圓徑向對稱位置裝有抱閘，抱閘前端頂住刀具旋轉輸出軸的外圓，抱閘為彈簧預緊。抱閘的工作原理是靠抱閘產生的摩擦力來增大輸出軸阻尼，降低軸的旋轉靈敏度。優(yōu)點是：抱閘結構簡單并且不改變原有機床結構，這種方法間接地達到了減少傳動間隙的目的，在實際應用中有一定的效果。缺點1：彈簧預緊的抱閘由于對刀具輸出軸外圓施加了較大徑向力，實際上增大了機床的負載扭距，造成電機功率增大，同時齒輪、軸承磨損加快。缺點2：彈簧預緊的抱閘由于對刀具輸出軸外圓施加了較大徑向力可能對刀具輸出軸的幾何精度造成負面影響。第二種：雙齒輪傳動把主傳動中所有主動齒輪的齒寬增加1/3～1/2。

冷沖模是廣泛運用的模具之一，種類包括沖孔模、落料模、彎曲模、拉深模等，近年來冷沖模的應用越來越廣泛。冷沖壓具有成本低，產品質量穩(wěn)定，能加工多種性能，狀態(tài)的零件。同時它的應用和普遍也受到模具壽命和生產安全等方面的制約。本文作者從工藝的合理性出發(fā)，分析了電機炭刷架的結構，精度特點，以及在加工過程中的控制點，然后在滿足加工精度的基礎上充分考慮節(jié)約成本確定了電機炭刷架最優(yōu)化的沖裁加工工序；緊接著通過熟悉各類模具的加工特點及內部結構，完成模具總體結構分析；隨后作者進行毛坯尺寸、排樣、工序尺寸、沖壓壓力、壓力中心、模具工作部分尺寸等工藝計算，力爭以最好的性價比設計了模具各零件的結構及裝配關系，在此基礎上確定模具的外形，完成了裝配圖和非標準的零件圖。最后確定壓力機類型及主要參數。機械論文 http://www.lwlib.com/plus/list.php?tid=47 機械職稱論文這邊應該有你所需要的，可以進來一看

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