本文關(guān)鍵詞：交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副嚙合性能分析及疲勞壽命預(yù)估

  更多相關(guān)文章： 變厚斜齒輪 齒面方程 強(qiáng)度校核 動(dòng)力接觸 疲勞壽命

【摘要】：小傾角船用齒輪箱通常采用變厚斜齒輪傳動(dòng),該齒輪主要特點(diǎn)是各軸向截面齒廓的變位系數(shù)沿齒輪軸線依次變化,能很好地滿足小傾角齒輪箱中相交軸及交錯(cuò)軸間動(dòng)力傳遞的要求。論文以交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副為研究對(duì)象,綜合運(yùn)用空間齒輪嚙合原理、Hertz點(diǎn)接觸理論、動(dòng)態(tài)接觸分析方法及疲勞壽命評(píng)價(jià)理論,開展齒輪副尺寸參數(shù)設(shè)計(jì),變厚齒輪齒面創(chuàng)成和有限元建模,變厚斜齒輪副嚙合性能分析和疲勞壽命預(yù)估等方面研究,對(duì)合理選擇變厚齒輪的參數(shù),提高交錯(cuò)軸變厚斜齒輪的承載能力,延長(zhǎng)齒輪箱使用壽命具有重要理論意義及工程應(yīng)用價(jià)值。本文的主要研究工作如下:(1)根據(jù)變厚斜齒輪加工原理,引入假想公共齒條概念,根據(jù)空間齒輪嚙合原理對(duì)交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副的齒形參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)小傾角船用齒輪箱尺寸要求,設(shè)計(jì)了一對(duì)交錯(cuò)軸變厚斜齒輪。(2)利用齒條刀具齒廓方程,推導(dǎo)變厚斜齒輪模擬加工的坐標(biāo)變換矩陣,建立變厚斜齒輪齒面方程;根據(jù)錐形齒輪嚙合原理,確定交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副的裝配關(guān)系,借助Matlab和UG軟件構(gòu)建了交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副的裝配模型。(3)應(yīng)用共軛曲面理論,計(jì)算交錯(cuò)軸變厚斜齒輪的主曲率和主方向,結(jié)合Hertz點(diǎn)接觸理論,校核了齒輪副的齒面接觸強(qiáng)度;推導(dǎo)交錯(cuò)軸變厚斜齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算公式,校核了齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度;在ANSYS軟件中,建立齒輪副靜力接觸有限元模型,仿真得到交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副的齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力,與理論計(jì)算結(jié)果吻合良好,驗(yàn)證了理論計(jì)算及仿真方法的正確性。(4)在ANSYS/LS-DYNA軟件中,對(duì)交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副進(jìn)行網(wǎng)格離散和邊界條件施加,生成動(dòng)力接觸有限元模型;通過仿真分析,得出交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副的動(dòng)態(tài)應(yīng)力云圖,研究了嚙合過程中齒輪副接觸力和傳動(dòng)誤差的變化規(guī)律。(5)以嚙合過程齒輪副動(dòng)態(tài)接觸力為疲勞分析的載荷譜,基于GL規(guī)范計(jì)算齒輪材料的S-N曲線,結(jié)合靜力分析所得的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果,利用ANSYS/FE-SAFE軟件對(duì)交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副進(jìn)行疲勞壽命分析,得出齒輪副的對(duì)數(shù)疲勞壽命及疲勞安全系數(shù),分析了齒面粗糙度和載荷大小對(duì)齒輪副疲勞壽命的影響。
【關(guān)鍵詞】：變厚斜齒輪 齒面方程 強(qiáng)度校核 動(dòng)力接觸 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(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】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題研究意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-16
• 1.2.1 變厚齒輪副的設(shè)計(jì)方法及研究9-11
• 1.2.2 變厚齒輪副強(qiáng)度分析11-12
• 1.2.3 變厚齒輪副嚙合特性分析12-14
• 1.2.4 齒輪疲勞壽命研究14-16
• 1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 2 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪傳動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 變厚斜齒輪加工原理和尺寸計(jì)算17-21
• 2.3 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副參數(shù)設(shè)計(jì)21-29
• 2.3.1 變厚斜齒輪與假想齒條的嚙合21-23
• 2.3.2 一對(duì)變厚齒輪與公共齒條的嚙合23-25
• 2.3.3 交錯(cuò)軸變厚齒輪的計(jì)算25-29
• 2.4 交錯(cuò)軸變厚齒輪計(jì)算實(shí)例29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 3 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪齒面方程推導(dǎo)與建模31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪齒面方程推導(dǎo)31-36
• 3.2.1 齒條刀具齒面方程31-34
• 3.2.2 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪齒面方程34-36
• 3.3 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪齒輪副裝配模型36-40
• 3.3.1 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪齒輪副模型建立36-38
• 3.3.2 裝配位置的計(jì)算38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪強(qiáng)度校核41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪靜接觸應(yīng)力計(jì)算41-45
• 4.2.1 Hertz點(diǎn)接觸理論41-42
• 4.2.2 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪主曲率及主方向42-45
• 4.3 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪靜彎曲應(yīng)力計(jì)算45-48
• 4.4 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副靜力接觸有限元仿真48-50
• 4.4.1 靜力有限元計(jì)算模型48-49
• 4.4.2 靜力接觸有限元仿真結(jié)果49-50
• 4.5 理論計(jì)算與有限元仿真結(jié)果對(duì)比50
• 4.6 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪疲勞強(qiáng)度計(jì)算與校核50-52
• 4.6.1 接觸疲勞強(qiáng)度校核50-51
• 4.6.2 彎曲疲勞強(qiáng)度校核51-52
• 4.7 本章小結(jié)52-53
• 5 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪副動(dòng)力接觸分析53-63
• 5.1 引言53
• 5.2 LS-DYNA顯式動(dòng)力接觸理論53-56
• 5.2.1 LS-DYNA動(dòng)力分析功能介紹53-54
• 5.2.2 動(dòng)力學(xué)基本方程54-55
• 5.2.3 顯式時(shí)間積分55-56
• 5.2.4 求解控制56
• 5.3 齒輪動(dòng)力接觸有限元模型56-59
• 5.3.1 單元類型選擇及網(wǎng)格劃分56-58
• 5.3.2 施加邊界條件58-59
• 5.4 計(jì)算結(jié)果分析59-62
• 5.4.1 變厚斜齒輪副動(dòng)態(tài)接觸特性分析59-60
• 5.4.2 變厚斜齒輪副接觸力分析60-61
• 5.4.3 變厚斜齒輪副傳動(dòng)誤差61-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 6 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪疲勞壽命分析63-77
• 6.1 引言63
• 6.2 疲勞壽命分析相關(guān)理論63-67
• 6.2.1 疲勞累積損傷理論63-64
• 6.2.2 材料S-N曲線64-66
• 6.2.3 疲勞壽命分析方法66
• 6.2.4 FE-SAFE軟件的疲勞計(jì)算方法66-67
• 6.3 變厚斜齒輪副疲勞壽命分析67-72
• 6.3.1 求解S-N曲線67-69
• 6.3.2 齒輪嚙合過程的載荷譜69-70
• 6.3.3 疲勞壽命計(jì)算70-72
• 6.4 交錯(cuò)軸變厚斜齒輪疲勞壽命影響因素分析72-75
• 6.4.1 齒面粗糙度對(duì)齒輪疲勞壽命的影響72-73
• 6.4.2 載荷系數(shù)對(duì)齒輪疲勞壽命的影響73-75
• 6.5 本章小結(jié)75-77
• 7 結(jié)論與展望77-79
• 7.1 結(jié)論77
• 7.2 展望77-79
• 致謝79-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 附錄87
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄87
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目87
• C. 作者在攻讀學(xué)位期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)87

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