【摘要】：弧齒錐齒輪是齒輪箱中常用的關(guān)鍵傳動部件,其動態(tài)性能對齒輪箱的使役性能有著至關(guān)重要的影響。隨著齒輪裝置朝著大功率、高精度、低噪聲、輕量化等方向發(fā)展,振動、噪聲及可靠性已成為衡量其傳動性能的重要指標�；↓X錐齒輪系統(tǒng)在工作時,受動態(tài)激勵作用而產(chǎn)生的振動,經(jīng)過軸、軸承傳遞到箱體,激起箱體表面發(fā)生振動進而形成輻射噪聲,同時還會影響系統(tǒng)的可靠性。因此,開展弧齒錐齒輪系統(tǒng)的振動噪聲優(yōu)化及可靠性分析,對其減振降噪、高可靠性設(shè)計具有重要的理論意義和工程價值。論文以弧齒錐齒輪系統(tǒng)為研究對象,開展靜動力學分析、動力學性能優(yōu)化、輻射噪聲預(yù)估及聲學優(yōu)化、可靠性及靈敏度分析。論文主要的研究工作如下:(1)借助UG和ANSYS軟件,建立了弧齒錐齒輪系統(tǒng)有限元模型,對錐齒輪副和箱體進行了靜力學分析;采用Block Lanczos法對系統(tǒng)進行了模態(tài)分析,在齒輪副上施加內(nèi)部動態(tài)激勵,采用模態(tài)疊加法進行了動態(tài)響應(yīng)求解,得出弧齒錐齒輪系統(tǒng)的振動響應(yīng)頻域曲線的峰值出現(xiàn)在嚙合頻率及其倍頻處。(2)采用最優(yōu)梯度法求解了目標函數(shù)對設(shè)計變量的結(jié)構(gòu)靈敏度,基于靈敏度分析結(jié)果,建立了弧齒錐齒輪系統(tǒng)動力學性能優(yōu)化模型,采用先零階后一階優(yōu)化方法同時對模態(tài)和響應(yīng)進行優(yōu)化求解;由優(yōu)化后弧齒錐齒輪系統(tǒng)的靜動力學重分析結(jié)果表明,優(yōu)化效果良好,有效改善了弧齒錐齒輪系統(tǒng)的動態(tài)性能。(3)建立了弧齒錐齒輪系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿恿W模型,采用變步長向后差分法求解了動力學方程;將求解出的軸承支反力作為邊界條件,建立了弧齒錐齒輪系統(tǒng)聲學分析模型,采用聲學有限元法進行了噪聲預(yù)估;基于響應(yīng)面法建立了目標函數(shù)的響應(yīng)面模型,采用正態(tài)邊界交匯優(yōu)化算法進行噪聲優(yōu)化,降噪效果良好。(4)建立了弧齒錐齒輪系統(tǒng)共振可靠性分析模型,綜合運用響應(yīng)面法和Monte-Carlo法進行求解,得到了共振可靠性和靈敏度;采用二階矩法分別求解了齒輪副的彎曲和接觸疲勞可靠度及靈敏度,得到了弧齒錐齒輪的疲勞可靠性。
【圖文】：

模態(tài)和動態(tài)響應(yīng)分析。本章以弧齒錐齒輪系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)齒輪嚙合原理，建立錐齒輪副幾型，運用 APDL 建立箱體、軸、軸承、齒輪座等結(jié)構(gòu)的參數(shù)化有限元模型。 ANSYS 分析弧齒錐齒輪副的嚙合性能，以及箱體的綜合位移和等效應(yīng)力。而后用 Block Lanczos 法對弧齒錐齒輪系統(tǒng)的模態(tài)頻率和固有振型進行求解，采用和動力接觸有限元法對內(nèi)部動態(tài)激勵進行數(shù)值模擬。在此基礎(chǔ)上，運用模態(tài)法對弧齒錐齒輪系統(tǒng)進行振動響應(yīng)求解。2.2 弧齒錐齒輪系統(tǒng)實體模型弧齒錐齒輪系統(tǒng)主要包括：弧齒錐齒輪、傳動軸、軸承、齒輪座、軸承端蓋蓋、箱體等�；邶X輪嚙合原理和齒輪加工原理，借助 MATLAB 求解齒面方序，得到齒面點云如圖 2.1 所示；利用 Imageware 將點云擬合成曲面，然后將導(dǎo)入到齒坯的 UG 模型中，根據(jù)齒數(shù)將曲面旋轉(zhuǎn)一周切割齒坯，得到圖 2.2 所幾何模型。

模態(tài)和動態(tài)響應(yīng)分析。本章以弧齒錐齒輪系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)齒輪嚙合原理，，建立錐齒輪副幾型，運用 APDL 建立箱體、軸、軸承、齒輪座等結(jié)構(gòu)的參數(shù)化有限元模型。 ANSYS 分析弧齒錐齒輪副的嚙合性能，以及箱體的綜合位移和等效應(yīng)力。而后用 Block Lanczos 法對弧齒錐齒輪系統(tǒng)的模態(tài)頻率和固有振型進行求解，采用和動力接觸有限元法對內(nèi)部動態(tài)激勵進行數(shù)值模擬。在此基礎(chǔ)上，運用模態(tài)法對弧齒錐齒輪系統(tǒng)進行振動響應(yīng)求解。2.2 弧齒錐齒輪系統(tǒng)實體模型弧齒錐齒輪系統(tǒng)主要包括：弧齒錐齒輪、傳動軸、軸承、齒輪座、軸承端蓋蓋、箱體等�；邶X輪嚙合原理和齒輪加工原理，借助 MATLAB 求解齒面方序，得到齒面點云如圖 2.1 所示；利用 Imageware 將點云擬合成曲面，然后將導(dǎo)入到齒坯的 UG 模型中，根據(jù)齒數(shù)將曲面旋轉(zhuǎn)一周切割齒坯，得到圖 2.2 所幾何模型。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH132.41

【參考文獻】

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本文編號：2620762