由于輪齒的受載變形和加工誤差，在輪齒嚙合起始位置，齒輪在理論嚙合線外發(fā)生嚙合，產生嚙入與嚙出沖擊，也稱為線外嚙合沖擊，研究表明線外嚙合沖擊是導致齒輪傳動振動、噪聲和點蝕破壞的主要原因之一。 本文以直齒圓柱齒輪的輪齒為對象，利用彈性碰撞理論基于顯式動力學軟件ANSYS／LS-DYNA對齒輪線外嚙合沖擊問題進行了仿真計算，其主要包括嚙合沖擊力和沖擊動應力兩方面。 在嚙合沖擊力方面，給出了齒輪嚙合沖擊碰撞數(shù)學模型及數(shù)值解求解步驟與方法，進行了實例計算，利用ANSYS／LS-DYNA對齒輪嚙入沖擊過程進行了數(shù)值仿真，首次利用有限元軟件得出了準確的沖擊力數(shù)值解，與理論解析解對比，結果基本吻合。并且得出了較精確的沖擊時間、沖擊速度與嚙合沖擊力以及齒寬與嚙合沖擊力的數(shù)量關系。 在沖擊動應力方面，首次將波動理論應用到嚙合沖擊動應力的研究中，利用ANSYS／LS-DYNA軟件可以很清楚的看到應力波在齒輪中的傳播圖像，通過分析沖擊速度對線外嚙合沖擊動應力的影響，發(fā)現(xiàn)在較低的轉速下，利用波動理論計算的動應力比較小，不會引起齒輪的破壞，可以不予考慮，但是用此種方法計算的應力值時隨著轉速的增大而增大的；而在較高轉速下，利用波動理論計算的動應力會很大，甚至遠遠超過極限應力，而在經驗公式中對角速度的變化反映不敏感，這表明在高速轉動下按常規(guī)設計方法設計齒輪是不可靠的。 本文的研究表明彈性碰撞理論在齒輪線外嚙合沖擊問題的研究中能夠得到很好的應用，文章為齒輪嚙合沖擊的研究提供了一種新方法與途徑。
【學位單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2007
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

彈性桿的撞擊是接觸問題中的經典實例，歷史上很多學者對此進行過研究，并得到了解析解〔56]。有限元技術出現(xiàn)后:這個實例又經常被用于驗證某一個軟件的精度與效率。兩彈性桿的撞擊，如下圖1.4，具體的實例操作見4.3節(jié)。最后獲得了應力波在兩桿傳播的清晰圖像，并且將獲得的接觸面中心節(jié)點的速度與位移曲線、接觸力隨時間的變化曲線等結算結果，與理論解析解進行對比，基本保持一致。

圖1.4兩個彈性桿撞擊的實體模型與有限元模型圖鳥撞飛機風擋試驗是飛機風擋實驗中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。鳥撞飛機風擋，如圖1.5所示，是一個非常復雜并且具有代表性的實例，在該實例中，包含了材料非線性、結構非線性與接觸狀態(tài)非線性三種非線性問題，包括了兩種最經常使用的有限元網格類型:體單元與殼單元，包含了速度初始條件與位移邊界條件，同時還包含了網格的破碎模擬，如圖1.6所示。繆夕 YNAuse二Input 1.n，e二ULS刃Yl映user伍np以刀m.二 0.00149，5協(xié)圖1.5鳥撞飛機風擋模型奮圖1.6撞擊過程中網格破碎模擬通過上述兩個例子的介紹，可知基于彈性碰撞理論的LS一DYNA3D軟件在處理接觸沖擊、應力波傳播問題方面是非常有效地并且具有較高精度的。對于相比鳥撞飛機風擋問題較為簡單的齒輪嚙合沖擊問題

料非線性、結構非線性與接觸狀態(tài)非線性三種非線性問題，包括了兩種最經常使用的有限元網格類型:體單元與殼單元，包含了速度初始條件與位移邊界條件，同時還包含了網格的破碎模擬，如圖1.6所示。繆夕 YNAuse二Input 1.n，e二ULS刃Yl映user伍np以刀m.二 0.00149，5協(xié)圖1.5鳥撞飛機風擋模型奮圖1.6撞擊過程中網格破碎模擬通過上述兩個例子的介紹，可知基于彈性碰撞理論的LS一DYNA3D軟件在處理接觸沖擊、應力波傳播問題方面是非常有效地并且具有較高精度的。對于相比鳥撞飛機風擋問題較為簡單的齒輪嚙合沖擊問題，LS一DYNA3D肯定能很好地進行求解計算。目前為止，國內外很少有利用LS一DYNA3D研究齒輪嚙合沖擊問題的文章出現(xiàn)。 .4.5^NSYS/LS一OYN^的工作流程雖然Ls一DYNA3D具有強大的計算功能，但其前處理功能相對較差〔52j。1997

【引證文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 李忠軍;高架橋梁地震碰撞分析及控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

相關碩士學位論文 前1條

1 蔣姍;地震作用下相鄰不等高單層框架結構碰撞反應分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

本文編號：2814144