本文關(guān)鍵詞：軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)靜態(tài)仿真及分析

  更多相關(guān)文章： 接觸問題 軸系結(jié)構(gòu) 參數(shù)化 有限元法 ANSYS/LS-DYNA

【摘要】：近年來,通過理論和計(jì)算機(jī)仿真分別對(duì)齒輪和軸承的研究文獻(xiàn)比較多,而對(duì)于將齒輪、軸和軸承結(jié)合的軸系結(jié)構(gòu)的研究較少,在其分析時(shí),由于研究對(duì)象是單一的,加上局部條件很難確定,就無法正確的反映出軸系結(jié)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件的相互影響情況,因此為了準(zhǔn)確地模擬軸系結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,需要對(duì)軸系結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析。本文以齒輪軸-齒輪-軸承組成的整體軸系結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,利用有限元軟件ANSYS和動(dòng)力學(xué)分析軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)軸系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真,考慮裝配誤差和軸承游隙兩個(gè)因素的改變,觀察軸系結(jié)構(gòu)之間相互影響情況。首先,本文闡述了接觸理論,包括經(jīng)典的赫茲接觸理論、接觸問題的基本方程以及接觸問題的求解算法；闡述了有限元法的基本內(nèi)容,包括有限元法的應(yīng)用步驟、有限元法的一般程序結(jié)構(gòu)；對(duì)ANSYS接觸問題進(jìn)行了討論,包括接觸類型和接觸算法等,為軸系結(jié)構(gòu)有限元分析奠定了基礎(chǔ)。其次,利用三維建模軟件Pro/e完成了軸系結(jié)構(gòu)的模型的建立,實(shí)現(xiàn)了齒輪的參數(shù)化建模,該方法縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量,節(jié)約成本。然后,利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)軸系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜態(tài)分析,考慮了裝配誤差因素之軸線平行度偏差的情況下對(duì)軸系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比仿真分析,得出在實(shí)際裝配中,應(yīng)該嚴(yán)格控制齒輪的裝配誤差,保證軸系結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。最后,利用顯式動(dòng)力學(xué)分析軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)軸系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真,最終在考慮裝配誤差因素之軸線平行度偏差和軸承徑向游隙變化對(duì)軸系結(jié)構(gòu)影響的情況下做了動(dòng)態(tài)仿真對(duì)比分析,得出了隨著軸線平行度偏差的增加軸系結(jié)構(gòu)的最大等效應(yīng)力變化也相應(yīng)的增加,軸承徑向游隙對(duì)于軸系結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化和穩(wěn)定性具有重要的影響,應(yīng)該根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用工況進(jìn)行合理的選用,選擇適當(dāng)?shù)挠蜗?取得較好的應(yīng)力或穩(wěn)定性的效果。
【關(guān)鍵詞】：接觸問題 軸系結(jié)構(gòu) 參數(shù)化 有限元法 ANSYS/LS-DYNA
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH111
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 齒輪傳動(dòng)分析的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外齒輪傳動(dòng)分析的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)齒輪傳動(dòng)分析的研究現(xiàn)狀14
• 1.3 滾動(dòng)軸承的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 國外滾動(dòng)軸承的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 國內(nèi)滾動(dòng)軸承的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 接觸理論和有限元方法19-31
• 2.1 經(jīng)典赫茲接觸力學(xué)20-22
• 2.2 接觸問題的基本方程22
• 2.3 接觸問題的求解方法22-23
• 2.4 有限元理論23-27
• 2.4.1 有限元法概述23
• 2.4.2 接觸問題的有限元模型23-25
• 2.4.3 有限元法的應(yīng)用步驟25-26
• 2.4.4 有限元法的一般程序結(jié)構(gòu)26-27
• 2.5 ANSYS接觸問題的討論27-29
• 2.5.1 ANSYS接觸類型27-28
• 2.5.2 ANSYS接觸算法28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-31
• 第3章 基于Pro/e的軸系結(jié)構(gòu)模型建立31-39
• 3.1 漸開線齒輪齒廓曲線方程31
• 3.2 漸開線直齒輪模型的建立31-34
• 3.3 利用Pro/e對(duì)齒輪進(jìn)行裝配34-35
• 3.4 滾動(dòng)軸承的建模35-37
• 3.5 總體機(jī)構(gòu)的裝配圖37
• 3.6 ANSYS模型導(dǎo)入37-38
• 3.7 本章小結(jié)38-39
• 第4章 基于ANSYS的軸系結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析39-55
• 4.1 ANSYS有限元簡介39-40
• 4.2 ANSYS接觸分析步驟40-41
• 4.3 軸系結(jié)構(gòu)靜力接觸分析過程41-48
• 4.3.1 建立有限元模型41
• 4.3.2 添加單元類型和材料屬性41
• 4.3.3 網(wǎng)格劃分41-44
• 4.3.4 接觸單元的定義44-46
• 4.3.5 施加邊界條件與載荷46-47
• 4.3.6 求解47-48
• 4.4 考慮裝配誤差的軸系結(jié)構(gòu)靜力學(xué)對(duì)比分析48-54
• 4.4.1 考慮軸不平行的軸系結(jié)構(gòu)靜態(tài)對(duì)比分析49-50
• 4.4.2 考慮軸不平行的齒輪靜態(tài)對(duì)比分析50-51
• 4.4.3 考慮軸不平行的滾動(dòng)軸承靜態(tài)對(duì)比分析51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 基于ANSYS/LS-DYNA的軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析55-77
• 5.1 ANSYS/LS-DYNA簡介55
• 5.2 ANSYS/LS-DYNA分析的一般流程55-56
• 5.3 軸系結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析56-62
• 5.3.1 有限元模型56
• 5.3.2 定義單元屬性56-57
• 5.3.3 劃分網(wǎng)格57-58
• 5.3.4 定義PART58-59
• 5.3.5 定義接觸59
• 5.3.6 定義約束和加載59-61
• 5.3.7 分析求解控制61-62
• 5.4 計(jì)算結(jié)果分析62-66
• 5.4.1 軸系結(jié)構(gòu)整體動(dòng)態(tài)分析62-64
• 5.4.2 齒輪輪齒結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析64-65
• 5.4.3 滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)分析65-66
• 5.5 考慮裝配誤差的軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)對(duì)比分析66-70
• 5.5.1 考慮軸不平行的軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)對(duì)比分析66-67
• 5.5.2 考慮軸不平行的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)對(duì)比分析67-68
• 5.5.3 考慮軸不平行的齒輪動(dòng)態(tài)對(duì)比分析68-70
• 5.6 考慮軸承徑向游隙的軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析70-75
• 5.6.1 軸承徑向游隙70-71
• 5.6.2 考慮軸承徑向游隙的軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)對(duì)比分析71-72
• 5.6.3 考慮軸承徑向游隙的齒輪動(dòng)態(tài)對(duì)比分析72-73
• 5.6.4 考慮軸承徑向游隙的軸上點(diǎn)速度的對(duì)比分析73-75
• 5.7 本章小結(jié)75-77
• 第6章 全文總結(jié)與展望77-79
• 6.1 全文總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 致謝85

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