本文關(guān)鍵詞：圓柱齒輪減速器優(yōu)化與抗疲勞設(shè)計　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著各類機(jī)械設(shè)備的不斷研發(fā),動力傳輸至關(guān)重要,而減速器作為重要的傳動部件,其作用也越來越重要,若其發(fā)生疲勞失效,將對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行造成重大影響,因此對減速器進(jìn)行疲勞優(yōu)化分析非常重要。本文以疲勞損傷理論、有限元法、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論等知識為理論指導(dǎo),運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件對圓柱齒輪減速器各關(guān)鍵零部件進(jìn)行靜強(qiáng)度分析、優(yōu)化設(shè)計以及疲勞壽命分析進(jìn)行研究,其研究成果對現(xiàn)實工程中減速器的設(shè)計會有一定的借鑒意義,本文主要的研究內(nèi)容如下:(1)闡述了疲勞設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計與減速器的研究現(xiàn)狀,總結(jié)歸納了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計方法、有限元理論、疲勞壽命分析理論等。本文對減速器齒輪傳動參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計,根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對減速器進(jìn)行初始結(jié)構(gòu)設(shè)計。(2)對減速器各級齒輪進(jìn)行了傳統(tǒng)設(shè)計計算與有限元靜強(qiáng)度分析,并將各齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度與接觸強(qiáng)度的分析結(jié)果與理論計算進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明減速器各級齒輪輪齒強(qiáng)度與剛度滿足設(shè)備設(shè)計要求。通過對齒輪齒根過渡圓角對齒輪彎曲強(qiáng)度影響分析,結(jié)果表明齒根過渡圓角對齒輪彎曲強(qiáng)度影響較大。(3)以減速器初始模型為基礎(chǔ),對齒輪軸進(jìn)行尺寸優(yōu)化,獲得齒輪軸結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù);并對齒輪和箱體分別進(jìn)行以結(jié)構(gòu)柔度最小為目標(biāo)的拓?fù)鋬?yōu)化,通過對優(yōu)化結(jié)果的分析解讀,對齒輪及箱體進(jìn)行新結(jié)構(gòu)設(shè)計,并對新結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜強(qiáng)度分析,結(jié)果表明齒輪和箱體設(shè)計結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度滿足設(shè)計要求,為下一步對齒輪的疲勞壽命分析奠定了基礎(chǔ)。(4)以新齒輪結(jié)構(gòu)為對象,在相同工況下,對由于滲碳淬火而存在殘余壓應(yīng)力齒輪和不存在殘余壓應(yīng)力齒輪,分別進(jìn)行彎曲強(qiáng)度和彎曲疲勞壽命分析,通過結(jié)果對比分析表明,殘余壓應(yīng)力可使齒輪彎曲抗疲勞性能得到較大提高。
[Abstract]:With the continuous development of various kinds of mechanical equipment, power transmission is very important. As an important transmission component, reducer plays an increasingly important role, if fatigue failure occurs. The fatigue optimization analysis of reducer is very important. The theory of fatigue damage theory, finite element method and structural optimization design theory are used as the theoretical guidance in this paper. The static strength analysis, optimization design and fatigue life analysis of the key components of cylindrical gear reducer are studied by using ANSYS finite element analysis software. The research results will be useful for reference to the design of reducer in practical engineering. The main research contents of this paper are as follows: 1) the research status of fatigue design, optimization design and reducer is expounded. The structural optimization design method, finite element theory, fatigue life analysis theory and so on are summarized. The gear transmission parameters of reducer are parameterized in this paper. According to the optimization results, the initial structural design of the reducer is carried out. (2) the traditional design calculation and the finite element static strength analysis are carried out for the gear at all levels of the reducer. The analysis results of tooth root bending strength and contact strength of each gear are compared with the theoretical calculation. The results show that the strength and stiffness of gear teeth at all levels of reducer meet the requirements of equipment design. Analysis of the influence of circular angle on the bending strength of gear. The results show that the gear shaft size is optimized based on the initial model of reducer, and the structural dimension parameters of gear shaft are obtained. The gear and the box are respectively carried on the topology optimization with the minimum structural flexibility as the goal. Through the analysis and interpretation of the optimization results, the gear and the box are designed for the new structure, and the static strength of the new structure is analyzed. The results show that the strength and stiffness of the gear and box structure meet the design requirements, which lays the foundation for the next analysis of the fatigue life of the gear. 4) take the new gear structure as the object, under the same working conditions. The bending strength and bending fatigue life of gears with residual compressive stress and no residual compressive stress due to Carburizing and quenching were analyzed respectively. The bending fatigue resistance of gears can be greatly improved by residual compressive stress.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH132.46

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本文編號：1407259