本文關(guān)鍵詞：WN齒輪傳動的優(yōu)化及可靠性設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：圓弧圓柱齒輪簡稱圓弧齒輪，因其輪齒工作齒廓曲線為圓弧而得名。在國際上稱為Wildhaber-Novikon齒輪，簡稱WN齒輪。由于WN齒輪與普通漸開線齒輪相比具有高承載能力以及高齒面接觸強度和齒根彎曲強度等優(yōu)點，因此，，利用先進的設(shè)計計算方法和計算機技術(shù)對WN齒輪進行傳動參數(shù)優(yōu)化、應(yīng)力分析及可靠性的研究就顯得尤為重要，具有較高的理論價值和實際意義。 本文是基于國家自然科學(xué)基金“WN齒輪多損傷耦合與強度設(shè)計多學(xué)科綜合及仿真的研究”(51075047)，以GB/T12759-1991標(biāo)準(zhǔn)WN齒輪為研究對象，對其研究的主要內(nèi)容如下： 1)本文以空間嚙合原理為基礎(chǔ)，將齒面嚙合理論應(yīng)用到WN齒輪傳動中，對WN齒輪的端面齒廓方程式進行推導(dǎo)；通過對其主要傳動參數(shù)進行分析，得出各個參數(shù)對輪齒的嚙合特性與強度之間的影響關(guān)系，為下一步的優(yōu)化設(shè)計和實體建模做好充分的理論指導(dǎo)。 2)利用MATLAB優(yōu)化工具箱的序列二次規(guī)劃法(SQP)對齒輪的主要傳動參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，形成一套完整的傳動參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法。同時，在設(shè)計中將相關(guān)參數(shù)進行最小二乘擬合，以提高設(shè)計效率及數(shù)值的精確度。最后根據(jù)具體的實例說明各個傳動參數(shù)對輪齒接觸強度和彎曲強度的影響。本設(shè)計方法為下一步的參數(shù)化建模及應(yīng)力分析等其它CAD設(shè)計提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。 3)利用上述優(yōu)化設(shè)計方法，按照實際工程要求，選取一組最優(yōu)參數(shù)進行三維建模，利用有限元分析軟件ANSYS，對WN齒輪在其靜態(tài)模塊下的彎曲應(yīng)力進行分析，通過應(yīng)力及應(yīng)變圖分析出輪齒的最大彎曲應(yīng)力發(fā)生的位置、應(yīng)力隨受載位置的變化以及沿齒寬方向所引起的變化趨勢，為實際工程中輪齒所受的彎曲應(yīng)力狀況提供了參考基礎(chǔ)。 4)為了進一步驗證輪齒彎曲應(yīng)力對齒輪造成的影響，本文首先對WN齒輪的失效模式進行簡要分析，對齒輪的失效及損傷提供一定的理論指導(dǎo)。再次結(jié)合相關(guān)的可靠性設(shè)計理論及普通圓柱齒輪的相關(guān)知識，對上述彎曲應(yīng)力進行可靠性驗證，總結(jié)出WN齒輪在齒面接觸應(yīng)力及齒根彎曲應(yīng)力兩種情況下的可靠性設(shè)計方法。最后通過具體實例說明可靠性設(shè)計流程，本可靠度計算方法簡單明確，易于應(yīng)用。 本文的研究從基本嚙合理論開始，通過參數(shù)優(yōu)化及應(yīng)力分析，最后運用可靠性知識加以驗證，步步遞進，環(huán)環(huán)相扣，為WN齒輪的設(shè)計等提供了一定的參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：WN齒輪 優(yōu)化設(shè)計 彎曲應(yīng)力 有限元分析 可靠性設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：大連大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH132.416
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 齒輪傳動技術(shù)的發(fā)展及趨勢11-12
• 1.2 國內(nèi)外對 WN 齒輪的研究概況及發(fā)展趨勢12-14
• 1.3 WN 齒輪傳動的特點與研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 論文研究的背景16-17
• 1.5 本文的研究內(nèi)容與采用的方法17-18
• 2 WN 齒輪傳動幾何學(xué)及嚙合原理分析18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 基準(zhǔn)齒形18-21
• 2.2.1 基準(zhǔn)齒形的簡要介紹18-19
• 2.2.2 GB 12759-91 型的基本齒形參數(shù)19-20
• 2.2.3 WN 齒輪主要齒形參數(shù)的選擇原則20-21
• 2.3 WN 齒輪傳動的基本原理21-28
• 2.3.1 WN 齒輪齒面方程的建立22-26
• 2.3.2 WN 齒輪的嚙合特性26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 3 WN 齒輪傳動參數(shù)優(yōu)化設(shè)計29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 優(yōu)化設(shè)計方法29-33
• 3.2.1 優(yōu)化設(shè)計方法概述29-30
• 3.2.2 優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的建立30-33
• 3.3 WN 齒輪傳動參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計33-39
• 3.3.1 優(yōu)化設(shè)計方法的選擇33-34
• 3.3.2 傳動參數(shù)優(yōu)化設(shè)計過程34-39
• 3.4 WN 齒輪優(yōu)化設(shè)計實例39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 4 WN 齒輪傳動的彎曲應(yīng)力分析42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 有限元方法簡介42-44
• 4.2.1 有限元法的基本原理42-43
• 4.2.2 有限元法的步驟43-44
• 4.3 ANSYS 軟件簡介44-46
• 4.3.1 ANSYS 軟件的功能44-45
• 4.3.2 ANSYS 軟件的特點45
• 4.3.3 ANSYS 軟件分析過程45-46
• 4.4 WN 齒輪的彎曲應(yīng)力有限元分析46-53
• 4.4.1 WN 齒輪有限元模型的建立47
• 4.4.2 WN 齒輪彎曲應(yīng)力分析實例47-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 5 WN 齒輪傳動的失效及可靠性分析54-69
• 5.1 引言54
• 5.2 WN 齒輪的故障模式及防止措施54-55
• 5.3 可靠性理論基礎(chǔ)55-58
• 5.3.1 可靠性的定義56
• 5.3.2 可靠性的特征量56
• 5.3.3 機械可靠性設(shè)計的步驟56-57
• 5.3.4 對數(shù)正態(tài)分布57-58
• 5.4 應(yīng)力—強度干涉理論及可靠度計算58-62
• 5.4.1 應(yīng)力—強度干涉理論58-59
• 5.4.2 應(yīng)力—強度干涉模型求可靠度59-60
• 5.4.3 應(yīng)力和強度分布都為正態(tài)分布時的可靠度計算60-62
• 5.5 WN 齒輪的可靠度設(shè)計62-66
• 5.5.1 齒面接觸工作應(yīng)力及強度參數(shù)的分布62-63
• 5.5.2 齒面接觸疲勞強度的可靠度設(shè)計63-64
• 5.5.3 齒根彎曲工作應(yīng)力及強度參數(shù)的分布64-65
• 5.5.4 齒根彎曲疲勞強度的可靠度設(shè)計65-66
• 5.6 可靠度設(shè)計實例分析66-68
• 5.7 本章小結(jié)68-69
• 6 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 論文的主要工作和結(jié)論69
• 6.2 進一步研究展望69-71
• 參考文獻71-74
• 附錄 A 優(yōu)化設(shè)計流程圖74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況75-76
• 致謝76

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：WN齒輪傳動的優(yōu)化及可靠性設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：376827