摘 要

公元前300年，人们就开始对齿轮传动产生了认识，随着工业革命拉开序幕，对于齿轮以及齿轮传动的研究开始快速发展。如今，齿轮传动是机械领域中最重要的传动方式之一，也是应用最广泛的传动方式之一。齿轮传动的优点有：效率高，工作可靠，传动比恒定。

本论文鉴于润滑对于齿轮传动的重要性，希望通过现代的建模软件与有限元分析，从渐开线直齿圆柱齿轮分析。完成对一对齿轮的建模，之后进行有限元分析，研究在正常状况下和欠润滑条件下齿轮啮合与运行时的特点。并通过这一过程理解齿轮啮合有关知识，学习计算机辅助设计，有限元分析等有效方法。

本文的特色：运用机械设计和机械制造装备设计的知识进行齿轮的设计，运用CAD软件绘制一对齿轮的二维工程图和三维建模，使用有限元分析软件进行有限元分析，并总结出相关结论。介绍了齿轮传动的相关知识，SolidWorks齿轮建模的方法，有限元分析方法，齿轮润滑相关内容与齿轮润滑油的介绍。

关键词：齿轮传动；SolidWorks建模；有限元分析；齿轮润滑

Abstract

Gear drive history can be traced back to around 300 BC, since the industrial revolution, began to rapid development on the study of gear and gear transmission.Nowadays, gear transmission is one of the most important mode of transmission in the field of mechanical, is also one of the most widely used way of transmission.The advantages of gear transmission are: high efficiency, reliable work, constant velocity ratio.
In view of the importance of lubrication for gear transmission, this paper hope through modern modeling software and finite element analysis, from the analysis of involute spur gears.After finish to a pair of gear modeling, finite element analysis, the research in a normal condition and owe lubrication under the condition of gear meshing with the characteristics of the runtime.And through the process to understand knowledge about gear mesh, learning computer aided design, finite element analysis, etc.
Characteristics of this article, the application of the knowledge of mechanical design and mechanical manufacturing equipment design for the design of the gear, using CAD software to draw a pair of gears two-dimensional engineering graphics and 3 d modeling, using the finite element analysis software for finite element analysis, and sums up the relevant conclusions.This paper introduces the related knowledge of gear transmission, SolidWorks gear modeling method, finite element analysis method, the gear lubrication of gear lubrication oil was related content and introduction.

Key Words：Test bench; structure design; angle of attack; locking hub; wheel squeal noise

目 录

第1章 绪论 1

1.1目的及意义（含国内外的研究现状分析） 1

1.1.1对齿轮啮合时的建模仿真的发展简史及国内外发展现状 1

1.1.2论文研究的目的 2

1.1.3论文研究的意义 2

1.2研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 2

1.2.1研究（设计）的基本内容 2

1.2.3研究（设计）拟采用的技术方案及措施 3

第2章 齿轮齿根危险剖面上的弯矩理论计算 5

2.1齿根弯曲应力的计算公式 5

2.1.1建立力学模型 5

2.1.2齿根弯曲应力的计算方式 5

2.1.3计算公式 6

2.1.4各几何参数的确定 7

第3章 齿轮轮齿温度场的计算方法 18

3.1啮合齿轮简化模型 18

3.2简化齿轮的温度场 19

3.3温度理论计算 22

第4章 有限元仿真分析 24

4.1确定齿轮参数 24

4.2solidworks建模 25

4.3齿根应力的有限元分析 26

4.4温度场的有限元分析 32

第5章 齿轮润滑 37

5.1齿轮润滑的特点 37

5.2齿轮润滑剂的作用及应具备的性质 37

5.3润滑对齿轮传动的影响 38

5.4齿轮的润滑状态 38

5.5润滑对齿轮传动失效的影响及改善方法 39

5.6齿轮油的介绍 41

第6章 总结 43

参考文献 45

致 谢 46

第1章 绪论

1.1目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1.1对齿轮啮合时的建模仿真的发展简史及国内外发展现状

在西方，早在公元前300年左右，亚里士多德就在《机械问题》中提到了青铜齿轮和铸铁齿轮的应用，阐述了其传递动力的原理与方式。在此之后，希腊人阿基米德与亚里士多德都对齿轮进行了进一步的研究。亚力山人发明家赫伦发明了里程计，其中便运用到了齿轮传动的原理。到14世纪，大量的齿轮传动被用在钟表的制造中。

在东汉刚刚开始的时候（大约公元 1世纪）就已经发现人字齿轮。在三国时期发明了采用齿轮传动系统的指南车和记里鼓车。晋代有人发明了通过齿轮用水轮把动力传给石磨的水转连磨。很早以前在史书中就有了介绍齿轮传动系统的内容，史书的首次记载是725年唐代制造了水运浑仪。北宋年代制造了水运仪象台，它运用了复杂的齿轮系统。齿轮齿条传动在明代的《武备志》中就有所记载。在1956年人们发现的河北安午汲古城遗迹中，出现了棘齿轮，而且是铁质的，这个铁质齿轮有约80毫米的直径，虽然齿轮有破损，但铁的质量很好，经分析，可以肯定是战国末期（公元前3世纪）到西汉(公元前206～公元24年)时期的文物。用青铜制造的棘齿轮在1954年山西省永济县蘖家崖被人们发现。对比同墓葬出土文物，可判别是秦代或西汉时期的文物，这个齿轮有40齿，有约25毫米的直径。但是对于棘齿轮是用来做什么的，到现在为止还没有发现用文字记录的内容，据分析有可能被用于防止轮轴发生倒转。1953年陕西省长安县红庆村发掘了几组用青铜制造的人字齿轮。通过墓的样式和陪葬器物状况分析，能确定这对齿轮源自于东汉时期。这两对齿轮都是24齿，直径约18毫米。衡阳的一些区域也出土过相似的人字齿轮。