本文關(guān)鍵詞：基于計(jì)算機(jī)仿真的弧齒錐齒輪接觸應(yīng)力及動(dòng)態(tài)特性分析

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【摘要】：弧齒錐齒輪因其承載能力高、傳動(dòng)平穩(wěn)、高效、噪聲小等優(yōu)點(diǎn),是汽車、電動(dòng)工具、工程機(jī)械、航空航天、船舶、機(jī)床等傳動(dòng)裝置的重要零件。隨著弧齒錐齒輪在高速、重載、輕質(zhì)等方面快速發(fā)展及應(yīng)用,對弧齒錐齒輪在復(fù)雜工況下的強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)性能以及可靠性方面的要求越來越高。相對于低速狀態(tài),高速狀態(tài)齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能發(fā)生較大改變,影響了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性。本文運(yùn)用理論分析和數(shù)值仿真技術(shù),對弧齒錐齒輪齒輪副進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸分析;考慮速度對輪齒嚙合傳動(dòng)性能的影響,分別分析了高速狀態(tài)下齒輪系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)嚙合特性與振動(dòng)特性。本研究的主要工作為:(1)采用UG軟件中GC工具箱的參數(shù)化建模平臺(tái),創(chuàng)建弧齒錐齒輪三維實(shí)體模型。同時(shí)對全齒模型簡化得到齒輪六齒局部模型,并對主、從動(dòng)輪進(jìn)行虛擬裝配。(2)在ANSYS Workbench中對虛擬裝配的六齒模型的嚙合過程進(jìn)行非線性接觸靜力學(xué)分析,獲得了嚙合周期內(nèi)齒輪嚙合接觸4個(gè)不同位置處的接觸應(yīng)力變化情況。將嚙合接觸應(yīng)力計(jì)算值與接觸應(yīng)力強(qiáng)度理論值對比分析,驗(yàn)證接觸有限元法的準(zhǔn)確性。(3)對比靜態(tài)分析情況,對弧齒錐齒輪做動(dòng)態(tài)接觸分析;并考慮轉(zhuǎn)速對齒面接觸應(yīng)力的影響,得到不同嚙合時(shí)刻下的齒面接觸應(yīng)力的變化及分布狀況。同時(shí),對比分析了靜、動(dòng)態(tài)接觸的區(qū)別與聯(lián)系。(4)在多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS中,分析了弧齒錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在不同工況下的嚙合力的時(shí)域變化規(guī)律,并分析了嚙合轉(zhuǎn)速對動(dòng)態(tài)嚙合力的影響。同時(shí)繪制了齒輪傳動(dòng)過程中沿各方向(軸向、徑向、周向)的位移變化曲線圖。(5)在ANSYS Workbench軟件中對弧齒錐齒輪做高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)模態(tài)分析,得到齒輪的振動(dòng)頻率及振型;對比分析了高速狀態(tài)下齒輪的振動(dòng)頻率與嚙合頻率以及回轉(zhuǎn)頻率的關(guān)系,驗(yàn)證了高速齒輪系統(tǒng)不會(huì)存在共振現(xiàn)象;同時(shí)分析比較了不同轉(zhuǎn)速對齒輪的振動(dòng)特性的影響。研究了弧齒錐齒輪在高速狀態(tài)下的離心變形與齒輪振動(dòng)頻率及振型發(fā)生變化之間的關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：弧齒錐齒輪 動(dòng)力學(xué)分析 靜態(tài)接觸分析 動(dòng)態(tài)接觸分析 模態(tài)特性
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 弧齒錐齒輪傳動(dòng)11-13
• 1.2.1 圓錐齒輪的種類11-12
• 1.2.2 弧齒錐齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 齒輪接觸分析研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 齒輪模態(tài)分析的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 第二章 弧齒錐齒輪三維建模19-25
• 2.1 UG軟件及GC工具箱概述19-20
• 2.2 齒輪幾何模型的創(chuàng)建及模型簡化20-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 弧齒錐齒輪靜態(tài)及動(dòng)態(tài)接觸分析25-46
• 3.1 接觸問題的有限元理論25-30
• 3.1.1 法線與切向接觸約束25-26
• 3.1.2ANSYS接觸分析設(shè)置26-29
• 3.1.3ANSYS接觸問題求解29-30
• 3.2 弧齒錐齒輪有限元靜態(tài)接觸分析30-35
• 3.2.1 建立有限元模型30-32
• 3.2.2 邊界條件與載荷32
• 3.2.3 求解及后處理32-35
• 3.3 弧齒錐齒輪接觸強(qiáng)度校核35-37
• 3.4 弧齒錐齒輪有限元?jiǎng)討B(tài)接觸分析37-40
• 3.4.1 動(dòng)態(tài)接觸有限元分析37-38
• 3.4.2 動(dòng)態(tài)接觸分析的步驟與過程38-40
• 3.5 轉(zhuǎn)速對動(dòng)態(tài)接觸的影響40-44
• 3.6 靜、動(dòng)態(tài)接觸分析對比44
• 3.7 本章小結(jié)44-46
• 第四章 ADAMS下弧齒錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析46-55
• 4.1 剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)46-47
• 4.2 齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真47-54
• 4.2.1 仿真模型的建立47-48
• 4.2.2 剛體接觸碰撞算法48-49
• 4.2.3 齒輪動(dòng)力學(xué)仿真分析49-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第五章 高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下弧齒錐齒輪的振動(dòng)特性55-73
• 5.1 結(jié)構(gòu)體振動(dòng)基本理論55-61
• 5.1.1 結(jié)構(gòu)體振動(dòng)基本方程55-57
• 5.1.2 旋轉(zhuǎn)彈性結(jié)構(gòu)體動(dòng)頻計(jì)算理論57-61
• 5.2 模態(tài)分析有限元理論61-62
• 5.3 弧齒錐齒輪的模態(tài)特性62-67
• 5.3.1 弧齒錐齒輪有限元模型的建立62-63
• 5.3.2 加載及求解63
• 5.3.3 計(jì)算結(jié)果及分析63-67
• 5.4 高速狀態(tài)下弧齒錐齒輪的振動(dòng)分析67-69
• 5.5 高速狀態(tài)下弧齒錐齒輪離心變形69-71
• 5.6 本章小結(jié)71-73
• 第六章 研究結(jié)論與展望73-76
• 6.1 研究主要結(jié)論73-74
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)74
• 6.3 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文81

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