發(fā)布時間：2020-11-08 12:02

　　 大功率發(fā)動機(jī)傳動系統(tǒng)采用齒輪傳動結(jié)構(gòu),具有傳動可靠、效率高、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)。因此作為傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)——齒輪強(qiáng)度及其壽命分析也受到越來越多的關(guān)注。運(yùn)用傳統(tǒng)分析方法無法形象地得到齒輪傳動中的應(yīng)力分布狀況,而采用有限元分析方法,能夠直觀、形象地對齒輪傳動的各種工況進(jìn)行模擬分析,為齒輪傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計提供有力支持。本文基于CAD/CAE軟件,針對大功率發(fā)動機(jī)齒輪傳動系統(tǒng)做了以下幾個方面的工作: 1、建立精確的三維漸開線齒輪參數(shù)化模型 應(yīng)用Pro/ENGINEER軟件的“參數(shù)”和“關(guān)系”等方法,并考慮實(shí)際加工情況,通過創(chuàng)建精確的齒根過渡曲線等方法建立了精確的齒輪參數(shù)化模型;結(jié)合Program方法,實(shí)現(xiàn)了由同一個齒輪模型生成直齒輪、左旋斜齒輪和右旋斜齒輪功能;基于齒輪嚙合原理,利用圓柱齒輪的嚙合平面,實(shí)現(xiàn)了無干涉裝配,并可獲得任意的齒輪嚙合狀態(tài)。 2、齒輪靜態(tài)彎曲、接觸有限元應(yīng)力計算 對齒輪幾何模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)簡化和邊界簡化;在靜態(tài)彎曲應(yīng)力計算中,采用掃掠劃分的方法,選擇齒輪端面網(wǎng)格和引導(dǎo)線,生成六面體單元,考慮了齒輪的實(shí)際嚙合接觸線作為加載位置;在靜態(tài)接觸應(yīng)力計算中,選用更高效的映射法創(chuàng)建了一對嚙合齒輪的有限元模型,選擇具有代表性的嚙合狀態(tài)進(jìn)行分析,并采用MPC單元的方法直接對主動輪施加扭矩。最后結(jié)合齒輪特點(diǎn)分析了應(yīng)力結(jié)果。 3、齒輪低速運(yùn)轉(zhuǎn)時的應(yīng)力計算 利用Marc提供的非線性分析功能,采用剛體控制方法,通過對主動輪施加較低的轉(zhuǎn)速,對從動輪施加阻力矩,模擬齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的應(yīng)力變化情況;研究了摩擦力對接觸應(yīng)力的影響,對一個輪齒嚙合周期的應(yīng)力變化作了詳細(xì)的分析。 4、齒輪彎曲疲勞壽命分析 利用有限元分析應(yīng)力結(jié)果,在MSC.Fatigue軟件對斜齒輪齒根處進(jìn)行了全壽命分析,求出了齒根處的壽命結(jié)果,并找出了失效區(qū)域,最后對指定的典型節(jié)點(diǎn),進(jìn)行了疲勞設(shè)計優(yōu)化,并以載荷作為比例因子,對疲勞壽命結(jié)果進(jìn)行了靈敏度分析。 本文工作的完成,對提高發(fā)動機(jī)齒輪傳動系統(tǒng)的壽命和可靠性,提高設(shè)計質(zhì)量,降低設(shè)計費(fèi)用,縮短開發(fā)周期,具有較好的工程實(shí)際意義。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

統(tǒng)和調(diào)速器、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動系統(tǒng)等構(gòu)成。常見中小型發(fā)動機(jī)的傳動系統(tǒng)通常由鏈傳動或帶傳動組成，但對于大型發(fā)動機(jī)為了提高它的承載能力和傳動的可靠性，其傳動系統(tǒng)通常由齒輪構(gòu)成。如圖2一1所示為某大型發(fā)動機(jī)齒輪傳動系統(tǒng)部分裝配總成，圖中1為曲軸齒輪，2為中間大惰輪，曲軸齒輪是動力的輸入端，通過惰輪的傳遞，將動力分配給各工作齒輪，實(shí)現(xiàn)正時配氣、供油、潤滑和冷卻等功能。系統(tǒng)中齒輪類型大體可分為雙聯(lián)齒輪、斜齒輪、直齒輪三種。圖2一1發(fā)動機(jī)齒輪傳動系統(tǒng)專升牛不大圖Fig.2一 1Enginegear， 5drivesystem2.2齒輪三維模型建立利用三維CAD軟件，創(chuàng)建三維齒輪模型的技術(shù)發(fā)展很快。鑒于齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各特征尺寸均可通過公式計算獲得，因此齒輪三維模型通常采用參數(shù)化建模，加以程序控制

1)通過輪齒端面任意位置弦齒厚公式生成具有漸開線邊界性質(zhì)的漸開線曲面，圖2一2中所示的Sd4的長度為弦齒厚，利用Pro/ENGJNEER中的可變截面掃描命令，生成如圖2一3所示端面齒形。圖2一2弦齒厚示意圖圖2一3生成端面齒形Fig.2一 2Diagrammaticsketehofehordalthie肋 essFig.2一 3GeneratingfaceProfileoftooth以下為在Pro/ENGINEER中的草繪環(huán)境下添加的控制端面弦齒厚關(guān)系式:ry二r_b一 m--t+trajPar*(r_a+m--t/8一(r_b一幾t))59=2*r_b*(pi/(2*z)+2*x_n*tan(alph幾n)/z+inv_alph幾t) ifry<幾bsd4二2*ry*sin(180*59/r_b/(2*pi))elsealph貶y二aeos(r_b/ry)inv_y二tan(alph貶y)一pi*alph幾y/180sd4二2*ry*Sin((pi/(2*z)+2*x_n*tan(alph屯n)/z+inv_alpha--t一inv_y)*r80/pi)efldifry為輪齒漸開線上任意一點(diǎn)到基圓圓心間的距離;trajpar為軌跡參數(shù)，其值變化為從0到1;

圖2一4生成漸開線Fig.2一 4Generatinginvolutes圖2一4所示為生成的兩條漸開線，此方法比較直觀，容易理解，但操作略顯復(fù)雜。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在Pr。/E野火版2.0中，第二種方法生成模型精度更高，特別是
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 尹土邦;基于載荷譜的航空發(fā)動機(jī)傳動齒輪疲勞壽命研究[D];沈陽航空航天大學(xué);2012年

2 胡艷如;齒輪噴藥泵的有限元分析及優(yōu)化[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2010年

3 徐方舟;齒輪齒條式前輪轉(zhuǎn)彎機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

4 謝娟娟;30噸重卡變速器關(guān)鍵部件疲勞壽命的研究[D];燕山大學(xué);2012年

本文編號：2874753