文献综述报告-齿轮传动效率与强度试验综合试验台研制

浙江理工大学本科毕业设计（论文）文献综述报告 班 级 姓 名 课题名称 齿轮传动效率与强度试验综合试验台研制 文献综述（ 包括国内外本课题及相关研究的现状、分析及参考文献目录，理工类要求不少于 2000字 ） 目 录 1 前言 2 国内外 齿轮发展历史和方向 3 齿轮传动效率与强度试验的 研究现状及趋势 4 总结 参考文献 指导 教师 审批 意见 签名： 年 月 日 齿轮传动效率与强度试验综合试验台研制 1 前言 在科学技术 高速发展的今天，各种为了解决日常生产生活需要的产品应运而生，机械产品无疑是当今社会尤其是在生产制造业的中流砥柱。随着社会的发展以及节约能源的需要，提高生产效率，减少工件更替，降低能耗，从而降低生产成本，以期获得更好的效益。而齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是大多机械产品的一个基础元件，因此，齿轮传动效率与强度实验的研究是由来已久的课题。 2 国内外齿轮发展历史和方向 据史料记载，远在公元前 400我国山西出土的青铜齿轮是迄今已发现的最古老齿轮，作为反映 古代科学技术成就的指南车 就是以齿轮机构为核心的机械装置。 17世纪末，人们才开始研究，能正确传递运动的轮齿形状。 18世纪，欧洲工业革命以后， 齿轮传动 的应用日益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到 20世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。 早在 1694年，法国学者 e 1765年，瑞士的 L 明了相啮合的一对齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。对渐开线齿形应用做出贡献的是 提出 中心距 变化时，渐开线齿轮具有角速比不变的优点。 1873年，德国工程师 不同 齿数 的齿轮在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了现代 变位齿轮 的思想基础。 19 世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与 刀具 的相继出现，使齿轮加工具有较完备的手段后，渐开线齿形更显示出巨大的优越性。切齿时只要将切齿工具从正常的啮合位置稍加移动，就能用标准刀具在机床上切出相应的变位齿轮。 1908 年，瑞士 究了变位方法并制造出展成加工 插齿机 ，后来，英国 国 国 继对齿轮变位提出了多种计算方法。 目前广泛应用渐开线齿轮。渐开线齿轮的优点很多，理论成熟，加工方 便，传动时受中心距安装变化影响极小（不影响传动比的准确性）。但是，渐开线齿轮的致命弱点是承载力不强，由于一对齿轮是凸齿面（外啮合），造成接触强度低、润滑条件差（不易形成楔形油膜）、齿根形状不好（轮齿抗弯强度低），圆弧齿轮的齿形有凸有凹，接触强度高，易形成楔形油膜、润滑好，齿根“粗壮”。在大型、重载传动设备中，越来越多的替代了渐开线齿轮。圆弧齿轮理论的出现比渐开线齿轮晚了一、二百年，很年轻的，虽然还有许多问题有待解决，但圆弧齿轮是齿轮发展的方向。 3 齿轮传动效率与强度试验的研究现状及趋势 轮传动效率试验 齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。 齿轮传动的主要优点有：传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构紧凑。主要缺点是：制造精度要求高，制造费用大，精度低时振动和噪声大，不宜用于轴间距离较大的传动。 齿轮传动的功率损失主要在于： (1)啮合面的摩擦损失； (2)轮齿搅动润滑油时的油阻损失； (3)轮轴支承在轴承中和轴承内的摩擦损失。齿轮传动的效率即指一对齿轮的从动轮（轴）输出功率与主动轮（轴）输入功率之比。 测定效率的方式主要有两种：开放功率流式与封闭功率流式。前者借助一个加载装 置（机械制动器、电磁测功器或磁粉制动器）来消耗齿轮传动所传递的能量。其优点是与实际工作情况一致，简单易行，实验装置安装方便；缺点是动力消耗大，对于需作较长时间试验的场合（如疲劳试验），消耗能力尤其严重。而后者采用输出功率反馈给输入的方式，电源只供给齿轮传动中摩擦阻力所消耗的功率，可以大大减小功耗，因此这种实验方案采用较多。 轮强度试验 在齿轮传动系统中，齿轮作为承受载荷和传递动力的主要承担者 ,工程中经常遇到轮齿断裂、齿面点蚀、塑性变形等失效情况。 目前，研究齿轮强度的方法主要有两种：一是试验研究，以 齿轮长时间的不停加载运转，直至其齿面发生点蚀、磨损、断裂等情况，结合实际数据，分析强度和形变因素，这种方法实用性较强；二是分析计算，利用经典力学、有限元、边界元等方法，通过建立零部件的模型，以计算结果为基础研究其强度。由于试验研究需要花费较长的时间和高昂的费用，而且，试验研究只能在已制成的产品上进行，设计阶段则无法进行。因此，人们很早就致力于用分析计算的方法研究齿轮的强度。 随着科学技术的发展，有限元法和边界元法开始获得广泛地应用。有限元法是一种离散化数值分析方法。一个复杂的弹性体可以看成是由无限个质点组成 的连续体，它具有无限个自由度，为了进行计算，将此弹性体简化为由有限单元组成的集合体，这些单元是在有限节点上链接的，因此，这个集合体具有有限自由度，这就为计算提供了可能。 60 年代以来，随着电子计算机技术的发展与应用，有限单元法得到很大的发展。由弹性力学平面问题扩展到空间问题与板壳问题；由静力平衡问题扩展到稳定性与动力学问题；由弹性问题扩展到弹塑性与粘弹性问题、疲劳与断裂问题等。 4 总结 通过上文所述，齿轮传动效率与强度试验综合试验是可以在大学实验室进行试验完成的，通过实验可得影响齿轮传动效率和强度的因素，就 这些因素和实验数据得出提高齿轮传动效率与强度的方法，从而完成本次课题。 通过初期的资料收集和对实验的回顾，我已对接下来的毕业设计有了大致的规划，相信在老师的指导下，我能做好这次的课题。 参考文献 1 孙恒，陈作模 M等教育出版社， 2006. 2 邱宣怀 . 机械设计 等教育出版社， 2006. 3 庞学慧，武文革 . 互换性与测量技术基础。北京：电子工业出版社， 2007. 4 范垂本 机械工业出版社， 1979:215 梁桂明，朱向贵，黄希忠 J程， 19