本文關(guān)鍵詞：含齒根裂紋斜齒圓柱齒輪接觸應力及模態(tài)分析

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【摘要】：斜齒輪以其結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力強、傳動平穩(wěn)等優(yōu)點而被廣泛應用于機械傳動中。由于齒輪、軸和支承軸承等存在制造與安裝誤差,受載后易產(chǎn)生形變等原因,齒輪在沿齒寬分布載荷作用下容易產(chǎn)生局部應力集中。因應力集中產(chǎn)生齒面點蝕或者因接觸應力過大產(chǎn)生齒輪疲勞損傷是齒輪傳動系統(tǒng)最常見的兩種失效形式。因此,研究漸開線斜齒圓柱齒輪的接觸特性、齒根出現(xiàn)裂紋時齒面接觸應力的變化特征以及對齒輪固有特性的影響,對于掌握斜齒輪系統(tǒng)運行狀態(tài)、及時發(fā)現(xiàn)并準確定位故障、預測齒輪運行狀態(tài)的變化趨勢、提高齒輪嚙合可靠性等具有重要的理論意義。本文以漸開線斜齒圓柱齒輪嚙合為對象,開展如下研究工作:(1)建立精確的斜齒輪副有限元模型。基于ANSYS 15.0軟件以某型號柴油機配氣機構(gòu)正時齒輪為例,結(jié)合斜齒輪端面輪齒齒廓線漸開線、過渡曲線、齒根圓弧線以及螺旋線方程,采用參數(shù)化設計語言(APDL)建立漸開線斜齒圓柱齒輪的三維幾何模型,提出采用手工劃分網(wǎng)格策略建立高質(zhì)量的網(wǎng)格模型,基于多點約束(MPC)技術(shù),實現(xiàn)斜齒輪有限元分析模型的建立。(2)建立斜齒輪嚙合的靜態(tài)和動態(tài)接觸應力有限元分析模型。經(jīng)求解和后處理得到齒輪接觸應力的大小以及分布情況,與基于赫茲理論的斜齒輪齒面接觸應力公式和AGMA公式計算結(jié)果相比,結(jié)果證實了應用本文所建立的模型進行斜齒輪齒面接觸應力分析是準確可信的;建立斜齒輪嚙合動態(tài)接觸應力有限元分析模型,經(jīng)求解和后處理得到若干嚙合位置的齒面接觸應力值,并繪制出齒面接觸最大應力隨時間變化的變化情況,結(jié)果表明動態(tài)接觸應力隨嚙合角度呈現(xiàn)一定的規(guī)律性,且齒根裂紋擴展至某一尺寸時輪齒尖端位置易產(chǎn)生嚴重的嚙合沖擊。(3)在應用參數(shù)化設計語言APDL創(chuàng)建斜齒輪嚙合的三維實體模型基礎(chǔ)上,通過添加不同長度的齒根裂紋,在相同求解設置條件下,分別對不同裂紋尺寸的斜齒輪嚙合模型進行動態(tài)接觸應力有限元分析,研究不同尺寸齒根裂紋對齒輪動態(tài)接觸性能的影響,分析嚙合周期內(nèi)齒輪動態(tài)接觸應力隨齒根裂紋變化情況。(4)建立斜齒輪全齒嚙合有限元模型并進行模態(tài)求解分析,求得前10階自然頻率和振型,研究裂紋尺寸對齒輪自然頻率和振型的影響。研究發(fā)現(xiàn),齒根裂紋對齒輪振型的影響不明顯,對自然頻率的影響總體較小,但表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.41

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1148858