精度主导的大重合度齿轮动态设计理论与实验研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51775156
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

It can effectively reduce the loading of single tooth when the contact-ratio of gears is greater than 2. The high-contact-ratio gear has significant effect in reducing the weight, vibration and noise. However, because the number of teeth participating in meshing is more than the normal, the dynamic meshing performance of the high-contact-ratio gear is very sensitive to the accuracy parameters. Therefore, this project will focus on the insufficiency of the existing theoretical system of gear dynamic design which does not take the contact ratio and the accuracy parameters fully into account. We analyze the influence of the accurate tooth surface model of the high-contact-ratio gear, the contact condition and the gear’s dynamic excitation by the accuracy parameters which contain the tooth surface morphology and the geometric deviation. Sufficient consideration is given to the contact ratio. We establish the accuracy-dominant contact model and dynamic model of the high-contact-ratio gear and conduct the accuracy-dominant high-contact-ratio gear's bearing capacity research and nonlinear dynamics research by using theoretical method such as the fractal theory and the experiment method. Then, we explore nonlinear mapping between accuracy parameters and bearing and vibration noise characteristics. Based on the research, we proceed to study modification method and multi-objective optimization of high-contact-ratio gear’s parameters and establish the design theory system of high-contact-ratio gear's parameters, especially the design theory system of accuracy parameters, which will be suitable for the work condition of high speed and heavy loading. This is supposed to lay a foundation of developing the excellent performance gear product. In conclusion, this project has important theoretic and practical value.
重合度大于2.0的齿轮传动能有效地减小单齿载荷,对传动系统的减重、减振和降噪有着显著的作用,但由于同时参与啮合的轮齿对数多,导致大重合度齿轮副的动态啮合性能对精度参数十分敏感。为此,本项目提出针对现有齿轮动态设计理论体系中未充分考虑重合度及精度因素这一不足,研究包括齿面形貌及几何偏差等在内的各种精度参数并充分考虑重合度因素对精确齿面模型、接触状态以及动态激励的影响,建立适合于大重合度齿轮的接触模型,进而建立起其动力学模型,应用分形理论等理论方法并结合实验手段开展精度主导的大重合度齿轮系统承载能力和非线性动力学研究,探索精度参数对承载特性和振动噪声特性之间的非线性映射关系,并以此为基础进行修形理论研究和系统参数的多目标优化,建立起适合于高速重载工况下的大重合度齿轮设计,尤其是精度设计理论体系,为开发性能优良的重载齿轮产品打下基础。因此本项目有着重要的理论和实际意义。

结项摘要

齿轮作为最为常用的传动基础件之一,其性能直接影响机械系统性能。采用大重合度齿轮能有效地减小单齿载荷,对传动系统的减重、减振和降噪有着显著的作用。但重合度增加意味着同时参与啮合的轮齿对数多,导致大重合度齿轮副的动态啮合性能对精度参数十分敏感。为此,本项目针对大重合度齿轮副的啮合特性以及目前理论研究的不足,开展精度主导的大重合度齿轮传动动态设计理论与实验研究。主要研究内容及研究结果如下:1)基于齿轮精度标准和GPS标准体系,将分形理论与几何偏差建模技术相结合,对综合考虑表面形貌和几何偏差等精度参数的大重合度齿轮齿面进行建模研究,形成了精确的齿面数学模型;分析接触面在载荷作用下的变形性质,利用分形理论中两粗糙曲面的M-B分形接触模型,建立了考虑精度参数的大重合度齿轮接触模型;基于考虑精度参数的接触模型,研究了大重合度齿轮的齿间载荷分配及齿面接触应力等承载能力特性。2)根据大重合度齿轮接触和受载情况,计算出轮齿的弹性变形和齿侧间隙,建立了大重合度齿轮时变啮合刚度、传动误差计算模型;基于前述齿轮动态内部激励计算模型,建立考虑精度参数的大重合度齿轮的动力学模型,并进行动力学特性分析。3)计算齿轮系统功重比,同时根据大重合度齿轮动力学模型,分析大重合度齿轮系统振动噪声特性,非线性降维后,建立了大重合度齿轮基本参数、精度参数与功重比、振动噪声之间的非线性映射关系,完成了参数的多目标优化;根据大重合度齿轮承载接触分析和振动噪声分析结果进行齿廓修形设计,确定最大修形量,选择不同的修形曲线以及修形长度,并进行综合性能对比分析,从而获得最佳的齿廓修形参数,建立了适合于大重合度齿轮的齿廓修形方法。本项目的实施为开发低噪声、大承载的高性能齿轮产品奠定了科学理论基础。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Research on the Influence of Backlash on Mesh Stiffness and the Nonlinear Dynamics of Spur Gears
侧隙对正齿轮啮合刚度和非线性动力学影响的研究
  • DOI:
    10.3390/app9051029
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Sciences-Basel
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Xiong Yangshou;Huang Kang;Xu Fengwei;Yi Yong;Sang Meng;Zhai Hua
  • 通讯作者:
    Zhai Hua
考虑时变摩擦系数的微线段齿轮系统动态特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊杨寿;韩广志;黄康;赵韩
  • 通讯作者:
    赵韩
An improved fractal model for tangential contact damping of high contact ratio gear considering friction effect
考虑摩擦效应的高重合度齿轮切向接触阻尼改进分形模型
  • DOI:
    10.1016/j.chaos.2021.111510
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chaos, Solitons & Fractals
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yangshou Xiong;Zongshan Zhou;Kang Huang;Zhenbang Cheng;Guangzhi Han
  • 通讯作者:
    Guangzhi Han
微线段3K-I行星齿轮回差分析
  • DOI:
    10.16578/j.issn.1004.2539.2019.03.006
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    机械传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄康;朱凌坤;桑萌;汪祺宁
  • 通讯作者:
    汪祺宁
Bifurcation and chaos analysis of a spur gear pair system with fractal gear backlash
具有分形齿轮齿隙的正齿轮副系统的分叉和混沌分析
  • DOI:
    10.1016/j.chaos.2020.110387
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chaos, Solitons & Fractals
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Kang Huang;Zhenbang Cheng;Yangshou Xiong;Guangzhi Han;Luyang Li
  • 通讯作者:
    Luyang Li

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其他文献

基于系统约束的重型汽车动力学建模及分析简
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国机械工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄康;段松林;甄圣超;徐锐;薛永昌
  • 通讯作者:
    薛永昌
槟榔碱对口腔癌患者及小鼠肝脏功能影响的初步研究
  • DOI:
    10.13701/j.cnki.kqyxyj.2017.06.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    口腔医学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙莹;于大海;王涛;温琦涛;邓桂祥;黄康
  • 通讯作者:
    黄康
齿轮结合面切向接触刚度分形计算模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈奇;赵韩;黄康
  • 通讯作者:
    黄康
制备工艺对原位合成Al3Ti/Al复合材料显微组织的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴志锋;陈刚;赵玉涛;王国路;黄康;彭蕾;WU Zhi-feng;CHEN Gang;ZHAO Yu-tao;WANG Guo-lu;HUAN
  • 通讯作者:
    HUAN
纳米金标记细胞的荧光寿命成像及其三维重建
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚翠萍;周湘连;王晶;王波;黄康;张镇西
  • 通讯作者:
    张镇西

其他文献

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黄康的其他基金

精密行星机电执行器系统精度保持理论与实验研究
  • 批准号:
    52375051
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
内斜微线段齿轮设计及电化学加工理论研究- - 以汽车AT行星轮系为例
  • 批准号:
    51075111
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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