在海洋石油勘探開發(fā)中,自升式海洋平臺是使用數(shù)量最多的平臺。自升式平臺主要采用齒輪齒條升降系統(tǒng),目前的升降系統(tǒng)均需要進口。自升式平臺齒輪齒條強度是我國自主研發(fā)自升式平臺升降系統(tǒng)的關鍵技術之一。本文的研究內(nèi)容主要有以下幾個方面: 1、齒輪齒條的嚙合是一個動態(tài)過程。本文首先采用ANSYS軟件建立了齒輪齒條的二維數(shù)值模型,基于該模型研究其在預壓升降過程中齒面和齒根的應力變化; 2、根據(jù)齒輪齒條嚙合的二維動態(tài)分析結果,確定齒輪齒條在嚙合過程中的危險位置,進一步建立齒輪齒條的局部三維數(shù)值模型,對齒面和齒根做進一步精細分析。通過分析齒輪齒條在不同嚙合位置時的Von mises應力和齒面接觸應力的分布情況,并將其與公式計算結果相比較,認為基于有限元方法的數(shù)值結果可以作為該齒輪齒條強度分析的依據(jù); 3、應用齒輪齒條三維精細分析結果,對齒根過渡圓角和齒條齒寬進行了優(yōu)化。研究結果表明,適當增大齒條齒寬可以減小齒輪齒條的接觸應力,增大齒輪齒條的齒根圓角半徑可以提高齒輪齒條的齒根彎曲強度; 4、考慮到齒輪齒條嚙合接觸的超高應力,部分區(qū)域已進入塑性,因此本文建立了含硬化層的齒輪齒條三維彈塑性數(shù)值模型。對于硬化處理...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 問題提出的背景及意義
        1.1.1 問題背景
        1.1.2 課題的工程意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 齒輪強度的研究進展
        1.2.2 自升式平臺齒輪齒條升降機構的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 接觸問題的理論基礎及有限元實現(xiàn)
    2.1 接觸問題的理論基礎
        2.1.1 接觸問題的分類
        2.1.2 彈性接觸問題的基本方程
        2.1.3 經(jīng)典的赫茲公式
    2.2 赫茲公式在輪齒接觸中的應用
    2.3 有限元及其相關軟件的發(fā)展
    2.4 接觸問題的有限元實現(xiàn)
        2.4.1 ANSYS 中接觸問題的分類和接觸方式
        2.4.2 ANSYS 中的接觸算法
        2.4.3 ANSYS 接觸分析的步驟
    2.5 小結
第三章 齒輪齒條強度彈性有限元分析
    3.1 齒輪齒條強度的數(shù)值計算模型
        3.1.1 漸開線的生成原理
        3.1.2 齒輪齒條模型的建立
    3.2 齒輪齒條動態(tài)接觸分析
        3.2.1 有限元模型
        3.2.2 接觸對的設置
        3.2.3 載荷和約束的施加
        3.2.4 求解設置
        3.2.5 輪齒動態(tài)嚙合接觸分析結果
    3.3 齒輪齒條靜態(tài)接觸分析
        3.3.1 齒輪齒條計算模型
        3.3.2 接觸對的設置
        3.3.3 約束和載荷的施加
        3.3.4 靜態(tài)接觸分析的接觸位置
        3.3.5 求解設置
        3.3.6 結果分析
        3.3.7 動、靜態(tài)嚙合結果對比
    3.4 有限元計算和公式計算對比
        3.4.1 齒根彎曲應力的計算
        3.4.2 齒面接觸應力計算
        3.4.3 兩種算法計算結果的對比
    3.5 小結
第四章 齒輪齒條參數(shù)優(yōu)化
    4.1 提高齒輪齒條強度的方法
        4.1.1 提高齒輪齒條接觸強度的方法
        4.1.2 提高齒輪齒條彎曲強度的方法
    4.2 齒輪齒條參數(shù)的優(yōu)化
        4.2.1 齒條齒寬對齒輪齒條強度的影響
        4.2.2 齒根圓角半徑對齒輪齒條強度的影響
    4.3 小結
第五章 齒輪齒條強度彈塑性分析
    5.1 塑性狀態(tài)下的本構關系
        5.1.1 塑性增量理論
        5.1.2 塑性全量理論
        5.1.3 ANSYS 中常用的塑性本構模型
    5.2 齒輪齒條塑性分析模型
        5.2.1 無硬化層的數(shù)值模型
        5.2.2 含硬化層的數(shù)值模型
    5.3 無硬化層齒輪齒條彈塑性分析
        5.3.1 材料本構模型
        5.3.2 計算結果
    5.4 含硬化層齒輪齒條彈塑性分析
        5.4.1 材料本構模型
        5.4.2 計算結果
    5.5 兩種模型計算結果的比較
    5.6 小結
第六章 結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的學術成果
致謝



本文編號：3795456