塑料齿轮试验台的性能分析与实验研究

作     者：郝雷 

作者单位：北京工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：石照耀

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：齿轮测量 塑料齿轮 传动误差 实验研究 

摘      要：在齿轮传动过程中,传动误差可以用来评价齿轮链的传动质量。然而国内目前对于塑料齿轮的传动误差的分析基本上还是空白,因此准确的测量塑料齿轮的传动误差对于塑料齿轮的研究是尤为重要的。塑料齿轮试验台可测量塑料齿轮的传动误差,但试验台自身的影响因素、测试条件以及塑料齿轮独有的特性对测量结果的影响是不能忽略的。为避免这些因素对塑料齿轮试验台测量结果的影响,本课题针对塑料齿轮试验台的测试性能进行研究,并在不同测试条件下对试验台测量的传动误差结果进行分析,在不改变试验台原有的机械结构下,为塑料齿轮试验台的应用提出操作规程。论文的具体内容如下:(1)介绍了塑料齿轮试验台的测量原理、机械结构和测控系统,深入研究了齿轮传动误差定义以及原理。(2)对塑料齿轮试验台测量结果的影响因素分析。通过对塑料齿轮试验台的精度分析和不确定度计算,得出精密轴系对传动误差的影响较大。针对精密轴系拧紧力矩进行实验研究,轴承的拧紧力矩是影响精密轴系旋转精度的主要因素,拧紧力矩还会对传动误差测量结果造成影响。(3)对塑料齿轮试验台在不同转速下的传动误差进行测量和分析。根据Stribeck摩擦模型探究不同转速下轴承的非线性摩擦对试验台测量传动误差的影响。并设计实验方案进行验证,最佳转速下试验台精密轴系的摩擦力矩最小,此时摩擦力矩对传动误差的影响也达到了最小。(4)对塑料齿轮试验台在施加不同载荷下的传动误差进行测量和分析。首先对塑料齿轮进行三维建模,并基于ANSYS有限元分析软件对其进行应力和变形量分析计算,探究载荷与传动误差的关系,并通过与不同载荷下测量传动误差的结果进行对比,验证载荷与传动误差之间的变化规律。(5)测量软件的设计。依据现有的机械结构和硬件系统从软件工程的角度,对测量要求中涉及的功能进行了详细的架构设计,对测量软件进行了界面的设计和编程,可实现对测量数据的采集和处理以及传动误差曲线和数据的输出。