本文關(guān)鍵詞：斜齒輪裂紋擴展分析與故障診斷試驗研究

  更多相關(guān)文章： 斜齒輪 裂紋 XFEM擴展 嚙合剛度 故障診斷

【摘要】：本文以斜齒輪傳動裝置為研究對象，對斜齒輪三維齒根裂紋的擴展路徑進(jìn)行了探討，還針對無齒根裂紋及不同裂紋深度的情況進(jìn)行了嚙合剛度的變化分析和試驗研究。主要研究工作如下: （1）利用三維建模軟件UG對二級斜齒輪傳動裝置進(jìn)行參數(shù)化建模，使用ABAQUS軟件應(yīng)用擴展有限元理論XFEM模擬了斜齒輪三維齒根處的裂紋擴展路徑，驗證了斜齒輪齒根裂紋的擴展路徑不同于直齒輪的齒根裂紋擴展。斜齒輪的裂紋擴展分為向齒寬和齒厚兩個方向擴展，直齒輪齒根裂紋擴展是齒的兩端面沿同一方向擴展，直至整個齒從齒根處發(fā)生斷裂。 （2）利用仿真軟件創(chuàng)建了無齒根裂紋的斜齒輪副模型和含不同深度裂紋輪齒的斜齒輪副模型。根據(jù)ABAQUS后處理仿真數(shù)據(jù)繪制了健康無裂紋輪齒及含不同深度的齒根裂紋輪齒的嚙合剛度在一個嚙合周期內(nèi)隨時間變化的曲線，并對不同深度的齒根裂紋對單輪齒剛度及整個齒輪模型綜合嚙合剛度所造成的影響進(jìn)行了研究，闡述了造成這種影響的原因。 （3）使用相對簡單的線切割手段制作了實驗齒輪齒根裂紋，自主制作了振動測試試驗臺，利用動態(tài)數(shù)據(jù)采集測試儀獲取了健康齒輪、含不同深度的齒根裂紋輪齒的箱體振動信號。首先對獲取的齒輪振動信號進(jìn)行了時域分析，，得到了不同裂紋深度的時域相關(guān)特征；其次運用頻譜分析方法對獲取的箱體振動信號進(jìn)行了頻譜分析，得到了不同裂紋深度的頻域特征。 （4）介紹了本文試驗所應(yīng)用的試驗數(shù)據(jù)處理原理與方法，根據(jù)相關(guān)方法對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提出了裂紋深度與箱體振動信號頻譜幅值的關(guān)系式，并給出了裂紋深度與箱體振動信號頻譜圖中嚙合頻率及其諧頻幅值的一般表達(dá)式，為后續(xù)研究裂紋問題提供了一種借鑒方法。
【關(guān)鍵詞】：斜齒輪 裂紋 XFEM擴展 嚙合剛度 故障診斷
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.41;TH165.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景及意義10-12
• 1.1.1 課題研究的背景10-11
• 1.1.2 課題研究的意義11-12
• 1.2 基于擴展有限元 XFEM 的裂紋擴展研究介紹12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 國內(nèi)擴展有限元 XFEM 的發(fā)展13-14
• 1.3.2 國外擴展有限元 XFEM 的發(fā)展14-15
• 1.4 齒輪裂紋的其他研究方法15
• 1.5 本文研究內(nèi)容15-18
• 第2章 基于 XFEM 的裂紋擴展路徑研究18-32
• 2.1 擴展有限元 XFEM 相關(guān)理論18-20
• 2.1.1 線彈性斷裂力學(xué)基礎(chǔ)18
• 2.1.2 裂紋問題的基本模型18-19
• 2.1.3 裂紋開裂判據(jù)19-20
• 2.2 斜齒輪模型的建立20-21
• 2.3 網(wǎng)格的劃分21
• 2.4 基于 ABAQUS 的裂紋擴展模擬操作步驟21-26
• 2.5 裂紋擴展路徑的探討26-30
• 2.5.1 齒根裂紋路徑26-29
• 2.5.2 分度圓裂紋模擬29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-32
• 第3章 含齒根裂紋的斜齒輪嚙合剛度研究32-48
• 3.1 斜齒輪有限元模型的創(chuàng)建32-35
• 3.1.1 斜齒輪網(wǎng)格模型的建立32-33
• 3.1.2 ABAQUS 有限元分析前處理33-35
• 3.2 含裂紋齒輪模型的創(chuàng)建35
• 3.3 有限元仿真研究35-41
• 3.3.1 齒輪接觸應(yīng)力的研究36-37
• 3.3.2 齒對接觸力的分析37-39
• 3.3.3 斜齒輪綜合彈性變形的分析研究39-41
• 3.4 斜齒輪嚙合剛度的研究41-44
• 3.4.1 嚙合剛度的含義41-42
• 3.4.2 單齒嚙合剛度42-43
• 3.4.3 單齒綜合嚙合剛度43
• 3.4.4 多齒綜合嚙合剛度43-44
• 3.5 不同深度齒根裂紋對齒輪嚙合剛度的影響44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-48
• 第4章 斜齒輪裂紋試驗研究48-74
• 4.1 試驗的設(shè)計48-51
• 4.1.1 振動測試試驗臺的設(shè)計48-49
• 4.1.2 斜齒輪齒根裂紋的產(chǎn)生49-50
• 4.1.3 傳感器的使用50-51
• 4.1.4 動態(tài)數(shù)據(jù)采集測試儀51
• 4.2 測試振動信號的采集51-54
• 4.3 振動信號的分析54-55
• 4.4 試驗數(shù)據(jù)處理所用方法及原理55-61
• 4.4.1 一元多項式回歸55-56
• 4.4.2 一元線性回歸效果的檢驗56-58
• 4.4.3 多元線性回歸分析58-61
• 4.5 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理61-72
• 4.5.1 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計61-64
• 4.5.2 試驗數(shù)據(jù)處理64-72
• 4.6 本章小結(jié)72-74
• 第5章 結(jié)論與展望74-76
• 5.1 結(jié)論74-75
• 5.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 作者簡介及科研成果80-82
• 致謝82

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉雙;朱如鵬;陸鳳霞;;齒輪輪緣厚度對裂紋擴展路徑的影響研究[J];機械制造與自動化;2013年06期

2 石慧榮;李宗剛;張軍平;;基于有限元的裂紋齒輪壽命分析[J];蘭州交通大學(xué)學(xué)報;2012年04期

3 石露;李小春;王偉;白冰;;基于互補理論的擴展有限元接觸問題實現(xiàn)[J];巖土力學(xué);2011年12期

4 馬杰;邵忍平;;裂紋方向?qū)X輪動力特性及動態(tài)應(yīng)力影響的研究[J];機械設(shè)計與制造;2011年10期

5 唐進(jìn)元;蒲太平;;基于有限元法的螺旋錐齒輪嚙合剛度計算[J];機械工程學(xué)報;2011年11期

6 余天堂;;模擬三維裂紋問題的擴展有限元法[J];巖土力學(xué);2010年10期

7 石照耀;康焱;林家春;;基于齒輪副整體誤差的齒輪動力學(xué)模型及其動態(tài)特性[J];機械工程學(xué)報;2010年17期

8 霍中艷;鄭東健;;基于XFEM的重力壩裂縫擴展路徑的探討[J];三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年04期

9 林鐵軍;練章華;曾曉健;陳勇;劉曉峰;;應(yīng)用XFEM模擬研究鉆桿裂紋擴展過程[J];重慶大學(xué)學(xué)報;2010年07期

10 于世光;朱如鵬;;三維齒輪輪齒斷裂數(shù)值分析與擴展模擬[J];機械制造與自動化;2008年06期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孔德文;大型齒輪傳動裝置動力學(xué)及故障診斷技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馮麗鏝;斜齒圓柱齒輪傳動裝置故障診斷研究[D];吉林大學(xué);2014年

2 刁浩峰;基于XFEM的裂紋擴展分析[D];浙江理工大學(xué);2014年

本文編號：920281