本文關(guān)鍵詞：小傾角齒輪箱變厚斜齒輪副嚙合性能仿真及疲勞壽命分析

  更多相關(guān)文章： 變厚斜齒輪 齒面創(chuàng)成 動力接觸 疲勞壽命 有限元法

【摘要】：小傾角船用齒輪箱采用變厚斜齒輪傳動，其主要特點是各軸向截面齒廓的變位系數(shù)沿齒輪軸線依次變化，該齒形特征使變厚斜齒輪可以很好地滿足小傾角齒輪箱中相交軸及交錯軸間動力傳輸?shù)囊�。本文綜合運用空間齒輪嚙合原理、疲勞壽命評價理論和動態(tài)接觸分析方法，開展?jié)u開線和非漸開線變厚齒輪齒面創(chuàng)成方法研究，對比分析不同齒廓變厚斜齒輪副的嚙合性能和疲勞壽命。相關(guān)研究對合理選擇變厚齒輪的參數(shù)、提高小傾角齒輪箱的承載能力、延長齒輪箱的使用壽命具有重要理論意義及工程應(yīng)用價值。 本文的主要研究工作如下： ①利用產(chǎn)形齒條法面齒廓方程，形成端面齒廓方程，推導(dǎo)基于假想刀具端面齒廓的漸開線變厚斜齒輪模擬加工的坐標變換矩陣，建立漸開線變厚斜齒輪的齒面方程，根據(jù)空間錐形齒輪嚙合原理，確定漸開線變厚斜齒輪副的裝配關(guān)系，借助UG軟件構(gòu)建了漸開線變厚斜齒輪副的裝配模型。 ②以漸開線變厚斜齒輪為假想加工刀具，建立漸開線與非漸開線變厚斜齒輪副的嚙合方程，求解非漸開線變厚斜齒輪的齒面方程；利用UG軟件生成非漸開線變厚斜齒輪的實體模型，依據(jù)與漸開線變厚斜齒輪間的裝配關(guān)系，構(gòu)建非漸開線變厚斜齒輪副的裝配模型。 ③在ANSYS/LS-DYNA軟件中，對上述兩類變厚斜齒輪副進行網(wǎng)格離散，生成接觸有限元模型；通過動力接觸有限元仿真分析，得出兩類變厚斜齒輪副的應(yīng)力云圖以及輪齒接觸力和齒面最大等效應(yīng)力的時間歷程曲線，并對比分析齒廓形狀對變厚斜齒輪副動態(tài)嚙合性能的影響。 ④以齒輪副運轉(zhuǎn)過程的動態(tài)接觸力為疲勞分析的載荷譜，基于GL規(guī)范計算齒輪材料的S-N曲線，，結(jié)合齒輪副的靜力分析所得的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果，利用ANSYS/FE-SAFE軟件對兩類變厚斜齒輪副進行疲勞壽命分析，得出不同齒廓變厚斜齒輪副的對數(shù)疲勞壽命及疲勞安全系數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：變厚斜齒輪 齒面創(chuàng)成 動力接觸 疲勞壽命 有限元法
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 變厚齒輪副的設(shè)計方法及研究10-12
• 1.2.2 齒輪副嚙合特性分析12-13
• 1.2.3 齒輪疲勞壽命研究13-14
• 1.3 課題的主要研究內(nèi)容14-15
• 2 漸開線變厚斜齒輪副建模方法研究15-33
• 2.1 引言15
• 2.2 產(chǎn)形齒條端面方程的推導(dǎo)15-20
• 2.2.1 產(chǎn)形斜齒條法面齒廓方程16-17
• 2.2.2 產(chǎn)形斜齒條端面齒廓方程17-20
• 2.3 產(chǎn)形齒條的相關(guān)參量20-22
• 2.3.1 產(chǎn)形齒條齒面方程20-22
• 2.3.2 產(chǎn)形齒條齒面單位法矢22
• 2.4 嚙合方程的建立及變厚齒輪齒面方程的推導(dǎo)22-25
• 2.4.1 產(chǎn)形齒條加工齒輪時位置關(guān)系22-23
• 2.4.2 齒面相對速度及嚙合方程23-24
• 2.4.3 漸開線變厚斜齒輪齒面方程24-25
• 2.5 相交軸漸開線變厚斜齒輪副建模25-31
• 2.5.1 漸開線齒輪副實體模型建立25-28
• 2.5.2 裝配位置的計算28-31
• 2.6 本章小結(jié)31-33
• 3 非漸開線變厚斜齒輪副建模方法研究33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 非漸開線變厚斜齒輪齒面方程33-39
• 3.2.1 加工過程坐標系的建立34-35
• 3.2.2 嚙合過程齒面滑移相對速度35-36
• 3.2.3 齒輪刀具齒面的單位法矢量36-37
• 3.2.4 嚙合方程及非漸開線變厚斜齒輪齒面方程37-39
• 3.3 相交軸非漸開線變厚斜齒輪副建立39-41
• 3.3.1 非漸開線齒輪副實體模型建立39-41
• 3.3.2 非漸開線齒輪副裝配41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 4 變厚斜齒輪副動力接觸分析43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 LS-DYNA 顯式動力分析基本理論43-46
• 4.2.1 LS-DYNA 動力分析功能介紹43-44
• 4.2.2 動力學基本方程44-45
• 4.2.3 顯式時間積分與時步控制45-46
• 4.3 齒輪動力仿真模型46-49
• 4.3.1 劃分網(wǎng)格建立有限元模型46-48
• 4.3.2 創(chuàng)建輪齒接觸對并施加約束48-49
• 4.3.3 對齒輪副加載并求解49
• 4.4 計算結(jié)果分析49-55
• 4.4.1 變厚斜齒輪副動態(tài)接觸特性分析49-52
• 4.4.2 變厚斜齒輪副接觸力分析52-54
• 4.4.3 變厚斜齒輪副等效應(yīng)力分析54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 5 變厚斜齒輪副疲勞壽命分析57-69
• 5.1 引言57
• 5.2 疲勞壽命計算相關(guān)理論57-60
• 5.2.1 疲勞計算基礎(chǔ)57-59
• 5.2.2 FE-SAFE 軟件的疲勞計算方法59-60
• 5.3 變厚斜齒輪副有限元靜力分析60-62
• 5.3.1 靜力分析模型60
• 5.3.2 靜力分析結(jié)果60-62
• 5.4 變厚斜齒輪副疲勞壽命分析62-68
• 5.4.1 求解 S-N 曲線62-64
• 5.4.2 計算齒輪嚙合過程的載荷譜64
• 5.4.3 疲勞壽命計算64-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 6 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 結(jié)論69
• 6.2 展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻73-77
• 附錄77
• A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文目錄77
• B. 作者在攻讀學位期間參與的科研項目77

【參考文獻】

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本文編號：1020252