本文關鍵詞：裝載機輪邊減速器齒輪接觸模型分析方法研究

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【摘要】：隨著科學技術不斷發(fā)展和國民經(jīng)濟顯著提高,裝載機的發(fā)展也面臨著更多、更高的要求。驅動橋是裝載機傳動系統(tǒng)中的主要組成部分,而輪邊減速器作為驅動橋中減速器的核心部件,不僅是裝載機傳動系統(tǒng)中各部件之間協(xié)調配合的重要保障,也是提高整個裝載性能的關鍵。裝載機輪邊減速器由行星齒輪機構組成,它的作用主要是通過齒輪傳動來實現(xiàn)降速增扭。齒輪傳動通過齒輪嚙合傳遞力和運動,齒輪嚙合是一種典型的接觸問題,在嚙合過程中接觸齒面間很可能產(chǎn)生點蝕、磨損、塑性變形、斷齒等破壞,從而導致齒輪失效。齒輪的接觸疲勞強度是表征齒輪承載性能優(yōu)劣的重要標志,因此,分析齒輪嚙合過程中的接觸力學問題,提高齒輪接觸分析精度很有意義。本文主要以ZL80裝載機驅動后橋輪邊減速器內(nèi)一對嚙合的太陽輪和行星輪為研究對象,建立了四種不同的齒輪接觸模型,并驗證了各模型的有效性,為求解齒輪的接觸問題提供更多的模型和方法。通過對比分析四種模型的計算結果,得出了各模型求解齒輪接觸問題的精度差異,為探索一種更準確、更符合實際的齒輪接觸分析方法提供理論依據(jù)。首先,在Hertz理論求解接觸問題原理的基礎上建立了齒輪接觸的Hertz模型,并應用此模型求解得到裝載機輪邊減速器齒輪的接觸應力和接觸面積。其次,應用有限元法建立了裝載機輪邊減速器齒輪接觸的有限元模型,并在大型有限元軟件ANSYS Workbench中進行仿真分析,得到直觀的接觸應力云圖和具體應力值,再通過ANSYS強大的后處理功能通過編程提取出嚙合過程中的真實接觸面積。再次,應用分形理論表征粗糙表面微觀形貌的方法,提出了齒輪表面接觸系數(shù)G?,并基于經(jīng)典的M-B分形模型建立一對齒輪嚙合的分形接觸模型,使用該模型對裝載機輪邊減速器齒輪的接觸問題進行了計算。然后,提出了一種關于粗糙表面齒輪接觸的有限元分析方法,該方法主要利用W-M函數(shù)模擬裝載機輪邊減速器齒輪的三維粗糙表面,應用MATLAB和Pro/E相結合建立具有3D粗糙表面的齒輪接觸實體模型,導入有限元軟件Workbench中構建兩粗糙表面齒輪接觸的有限元模型。同時分析了不同載荷和不同表面粗糙度下,裝載機輪邊減速器齒輪嚙合過程中粗糙齒面上微凸體的接觸應力、接觸變形以及真實接觸面積等靜力學特征,為粗糙表面齒輪的接觸分析提供了一種更為有效的途徑。最后,對比和分析了四種裝載機輪邊減速器齒輪接觸模型的計算結果,得出了各模型求解齒輪接觸問題的精度差異。結果表明齒輪接觸Hertz模型計算接觸應力誤差較大,接觸面積誤差適中;有限元模型求出的接觸應力相對準確,接觸面積誤差最大;分形接觸模型考慮了齒面微觀形貌對接觸特性的影響,計算結果較為符合實際;粗糙表面齒輪接觸有限元模型有效結合了分形模型和有限元模型的優(yōu)點,是一種研究粗糙齒面復雜接觸行為的新模型,也是一種最能全面模擬粗糙表面齒輪接觸真實狀態(tài)的模型。
【關鍵詞】：裝載機輪邊減速器 齒輪接觸 有限元 分形 粗糙表面形貌
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH243;TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 論文背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 接觸問題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 齒輪接觸問題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的研究意義和主要內(nèi)容14-16
• 1.3.1 本文的研究意義14-15
• 1.3.2 本文的主要內(nèi)容15-16
• 第二章 裝載機輪邊減速器齒輪接觸Hertz模型及有限元模型16-33
• 2.1 齒輪接觸問題概述16
• 2.2 裝載機輪邊減速器結構及齒輪參數(shù)16-20
• 2.2.1 裝載機輪邊減速器結構16-17
• 2.2.2 裝載機輪邊減速器齒輪扭矩計算17-19
• 2.2.3 輪邊減速器齒輪參數(shù)19-20
• 2.3 裝載機輪邊減速器齒輪接觸Hertz模型20-27
• 2.3.1 Hertz理論求解接觸問題20-24
• 2.3.2 齒輪接觸Hertz模型的建立24-27
• 2.3.3 裝載機輪邊減速器齒輪接觸Hertz模型計算27
• 2.4 裝載機輪邊減速器齒輪接觸有限元模型27-31
• 2.4.1 齒輪參數(shù)化建模27-28
• 2.4.2 齒輪接觸有限元分析前處理28-29
• 2.4.3 有限元計算結果分析29-31
• 2.5 本章小結31-33
• 第三章 裝載機輪邊減速器齒輪接觸分形模型33-61
• 3.1 分形理論簡介及其在粗糙表面的應用33-43
• 3.1.1 分形理論介紹33-35
• 3.1.2 粗糙表面的分形表征35-37
• 3.1.3 M-B分形模型的提出37-43
• 3.2 齒輪表面接觸系數(shù)λ_G的提出43-49
• 3.2.1 齒輪表面接觸系數(shù)λ_G的構造43-45
• 3.2.2 齒輪表面接觸系數(shù)λ_G的合理性檢驗45-49
• 3.3 齒輪分形接觸模型的建立49-52
• 3.3.1 齒輪分形接觸模型中表面的彈塑性接觸載荷49
• 3.3.2 齒輪分形接觸模型中面積分布與真實接觸面積49-51
• 3.3.3 齒輪分形接觸模型中真實接觸面積和載荷之間的關系51-52
• 3.4 齒輪分形接觸模型的分析檢驗52-59
• 3.4.1 特征尺度系數(shù)G~Φ對齒輪分形接觸模型的影響52-54
• 3.4.2 分形維數(shù)D對齒輪分形接觸模型的影響54-57
• 3.4.3 材料特性參數(shù)Φ對齒輪分形接觸模型的影響57-59
• 3.5 裝載機輪邊減速器齒輪分形接觸模型計算59-60
• 3.6 本章小結60-61
• 第四章 裝載機輪邊減速器齒輪真實表面形貌的分形模擬61-76
• 4.1 齒輪真實表面形貌分形模擬的必要性61
• 4.2 W-M函數(shù)在MATLAB中的模擬61-68
• 4.2.1 W-M函數(shù)模擬二維輪廓曲線62-66
• 4.2.2 W-M函數(shù)模擬三維分形曲面66-68
• 4.3 齒輪漸開線弧長參數(shù)化和W-M分形插值68-72
• 4.3.1 弧長參數(shù)化的必要性68-69
• 4.3.2 漸開線弧長參數(shù)化的方法69-72
• 4.4 漸開線曲面上的弧長參數(shù)化和W-M分形插值72-74
• 4.5 本章小結74-76
• 第五章 基于WB的粗糙表面齒輪接觸分析76-88
• 5.1 粗糙表面齒輪有限元分析76-79
• 5.1.1 粗糙表面齒輪實體模型構建76-78
• 5.1.2 粗糙表面齒輪有限元分析前處理78-79
• 5.2 粗糙表面齒輪有限元計算結果分析79-85
• 5.2.1 不同載荷對粗糙表面齒輪接觸參數(shù)的影響79-82
• 5.2.2 不同粗糙度對粗糙表面齒輪接觸參數(shù)的影響82-85
• 5.3 裝載機輪邊減速器齒輪不同接觸模型分析結果對比85-86
• 5.4 本章小結86-88
• 結論與展望88-90
• 結論88-89
• 展望89-90
• 參考文獻90-94
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果94-95
• 致謝95

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：975308