【摘要】：齒輪系統(tǒng)是各種機(jī)器設(shè)備中應(yīng)用最廣的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞裝置，其動(dòng)力學(xué)行為和工作性能對(duì)整個(gè)機(jī)器有重要影響。為了提高傳動(dòng)效率，齒輪系統(tǒng)普遍向高速、重載方向發(fā)展，在傳動(dòng)過程中由于線速度高和載荷大帶來的振動(dòng)、噪聲、動(dòng)載荷、變形、動(dòng)應(yīng)力等因素嚴(yán)重影響整套機(jī)組的安全性和穩(wěn)定性。所以加強(qiáng)高質(zhì)量高性能齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的研究是我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展的迫切需要，對(duì)提高傳動(dòng)效率有重要影響。 本文課題來源于高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目：“高速重載齒輪全工況動(dòng)態(tài)性能分析系統(tǒng)”(批準(zhǔn)號(hào)：2001061106)。本項(xiàng)目基于復(fù)模態(tài)理論和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，綜合運(yùn)用結(jié)構(gòu)固有特性及動(dòng)力響應(yīng)有限元分析方法，以齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，以降低齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)為目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文研究的主要內(nèi)容有： 1、應(yīng)用PRO／E軟件對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行三維實(shí)體建模，應(yīng)用PATRAN軟件進(jìn)行有限元分析前處理，建立了包含齒輪副、傳動(dòng)軸、軸承和箱體在內(nèi)的齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)完整的有限元模型。 2、綜合考慮齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)阻尼對(duì)系統(tǒng)固有特性的影響，并對(duì)阻尼機(jī)理進(jìn)行初步的探討，采用比例阻尼的方式考慮阻尼對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力性能的影響，并運(yùn)用復(fù)模態(tài)理論對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的固有特性進(jìn)行分析。 3、綜合考慮引起齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)的剛度激勵(lì)、誤差激勵(lì)和嚙合沖擊激勵(lì)等內(nèi)部激勵(lì)因素，用有限元數(shù)值分析方法模擬了齒輪嚙合時(shí)的內(nèi)部激勵(lì)，得出齒輪系統(tǒng)嚙合時(shí)產(chǎn)生的激勵(lì)力。 4、基于模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析理論對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析，計(jì)算了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在內(nèi)部激勵(lì)下箱體的動(dòng)力響應(yīng)。把有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，吻合較好，表明了所建立模型的正確性。 5、以振動(dòng)加速度最小為目標(biāo)函數(shù)，以動(dòng)應(yīng)力和位移為約束條件對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)幅值和動(dòng)態(tài)變形，并分析了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。
【圖文】：

密度戶==7.8x10，棺/m，。采用八節(jié)點(diǎn)六面體單元，利用回轉(zhuǎn)掃掠網(wǎng)格劃分法對(duì)齒輪進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，，軸心部位退縮為六節(jié)點(diǎn)五面體單元。圖2.1為小齒輪軸的有限元網(wǎng)格模型共劃分為2567個(gè)單元，6943個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖2.2為大齒輪軸的有限元網(wǎng)格模型，共劃分為2111個(gè)單元，6547個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖2.1小輪軸有限元網(wǎng)格Fig.2.1Finiteelementmeshofthedrivinggearshatf圖2.2大輪軸有限元網(wǎng)格Fig.2.2Finiteelementmeshofhtedrivengearshatf齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的箱體是根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要而自行設(shè)計(jì)的。在完整地建立了該箱體的實(shí)體模型后對(duì)有限元分析中不考慮或?qū)Ψ治鲇绊懮跷⒌慕Y(jié)構(gòu)特征進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。該齒輪箱由箱體、前后大端蓋、前后小端蓋和軸承套組合而成，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，建模時(shí)不考慮頂蓋與箱體、前后端蓋和軸承套與箱體的接合部的影響。這些處理不會(huì)對(duì)齒輪箱體的重量及剛度產(chǎn)生大的影響，完全能保證足夠的計(jì)算精度。進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分時(shí)，首先提取箱體中性面，然后在關(guān)鍵點(diǎn)和線設(shè)置種子點(diǎn)(mesh)

采用八節(jié)點(diǎn)六面體單元，利用回轉(zhuǎn)掃掠網(wǎng)格劃分法對(duì)齒輪進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，軸心部位退縮為六節(jié)點(diǎn)五面體單元。圖2.1為小齒輪軸的有限元網(wǎng)格模型共劃分為2567個(gè)單元，6943個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖2.2為大齒輪軸的有限元網(wǎng)格模型，共劃分為2111個(gè)單元，6547個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖2.1小輪軸有限元網(wǎng)格Fig.2.1Finiteelementmeshofthedrivinggearshatf圖2.2大輪軸有限元網(wǎng)格Fig.2.2Finiteelementmeshofhtedrivengearshatf齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的箱體是根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要而自行設(shè)計(jì)的。在完整地建立了該箱體的實(shí)體模型后對(duì)有限元分析中不考慮或?qū)Ψ治鲇绊懮跷⒌慕Y(jié)構(gòu)特征進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。該齒輪箱由箱體、前后大端蓋、前后小端蓋和軸承套組合而成，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，建模時(shí)不考慮頂蓋與箱體、前后端蓋和軸承套與箱體的接合部的影響。這些處理不會(huì)對(duì)齒輪箱體的重量及剛度產(chǎn)生大的影響，完全能保證足夠的計(jì)算精度。進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分時(shí)，首先提取箱體中性面，然后在關(guān)鍵點(diǎn)和線設(shè)置種子點(diǎn)(mesh)，控制網(wǎng)格的大小，協(xié)調(diào)不同面上的網(wǎng)格，保證分析時(shí)網(wǎng)格的連續(xù)性和協(xié)調(diào)性。利用NASTRAN軟件前后處理器R幻尸RAN提供的Paver網(wǎng)格劃分器用創(chuàng)建單元(CreateMehs)的方法對(duì)箱體各組成中性面逐一進(jìn)行網(wǎng)格劃分
【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】：2004
【分類號(hào)】：TH132.4

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