本文關(guān)鍵詞：基于隨機(jī)有限元法的行星傳動(dòng)裝置疲勞可靠性分析

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【摘要】：通常情況下,齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的主要失效形式為輪齒失效,而輪齒又是通過多種形式失效的。在輪齒所有失效形式中,所占比例最大的是疲勞斷齒,其次是表面接觸疲勞,疲勞破壞是輪齒失效的主要形式之一。因此,有必要對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的疲勞可靠性進(jìn)行研究。本文利用隨機(jī)有限元法的疲勞可靠性分析方法,對(duì)某海上石油平臺(tái)行星傳動(dòng)裝置進(jìn)行了疲勞可靠性分析,分析中綜合考慮了零件所受載荷、尺寸、材料性能等參數(shù)的不確定性。本文以ANSYS有限元軟件為平臺(tái),對(duì)傳動(dòng)裝置中各關(guān)鍵部件進(jìn)行了彎曲疲勞可靠度與接觸疲勞可靠度計(jì)算分析,并在此基礎(chǔ)上計(jì)算了行星傳動(dòng)裝置整體的疲勞可靠度,主要內(nèi)容如下:(1)總結(jié)了海上石油平臺(tái)、大型傳動(dòng)裝置、疲勞分析與疲勞可靠性分析的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀;歸納闡述了機(jī)械疲勞可靠性分析理論方面的基礎(chǔ)知識(shí),然后在此基礎(chǔ)上給出了機(jī)械產(chǎn)品疲勞可靠性的研究方法。(2)以某海上石油平臺(tái)升降系統(tǒng)中行星傳動(dòng)裝置為研究對(duì)象,對(duì)其工況進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上,計(jì)算出了傳動(dòng)裝置在工作過程中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速、功率以及轉(zhuǎn)矩,然后對(duì)行星傳動(dòng)裝置疲勞可靠性分析思路及流程進(jìn)行了詳細(xì)描述。(3)以ANSYS有限元軟件為平臺(tái),介紹了有限元靜力分析的理論基礎(chǔ)知識(shí),并對(duì)有限元法分析問題的基本流程做了說明。然后對(duì)行星傳動(dòng)裝置中各零部件進(jìn)行了有限元與傳統(tǒng)理論的靜強(qiáng)度計(jì)算,并將有限元計(jì)算結(jié)果與傳統(tǒng)理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明,各零件的靜強(qiáng)度理論上均滿足設(shè)計(jì)要求,但是有限元計(jì)算結(jié)果相對(duì)更準(zhǔn)確,這是由傳統(tǒng)理論計(jì)算時(shí)沒有考慮齒輪重合度的影響造成。(4)在零部件靜強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)上,對(duì)行星傳動(dòng)裝置各單一零部件做了設(shè)計(jì)壽命內(nèi)的疲勞可靠性分析,分析結(jié)果表明:一級(jí)太陽輪、二級(jí)太陽輪與二級(jí)齒圈設(shè)計(jì)壽命內(nèi)的彎曲疲勞可靠度低于其相應(yīng)齒輪副設(shè)計(jì)壽命內(nèi)的接觸疲勞可靠度;結(jié)果同時(shí)表明:設(shè)計(jì)壽命內(nèi)雖然齒輪所受的彎曲應(yīng)力與齒面接觸應(yīng)力遠(yuǎn)小于其許用應(yīng)力,但是其可靠度并未達(dá)到100%,說明傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中僅對(duì)構(gòu)件進(jìn)行靜強(qiáng)度分析是不夠的,即使強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,在其設(shè)計(jì)壽命內(nèi)也有可能失效,為了進(jìn)一步提高構(gòu)件在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)的安全可靠性,有必要對(duì)其進(jìn)行疲勞可靠性計(jì)算分析。最后,在單個(gè)零部件疲勞可靠性分析的基礎(chǔ)上,對(duì)行星傳動(dòng)裝置整體設(shè)計(jì)壽命內(nèi)的疲勞可靠度進(jìn)行了計(jì)算,得到整個(gè)裝置設(shè)計(jì)壽命內(nèi)的疲勞可靠度為88.25%。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH132.41

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本文編號(hào)：1144439