高分子復合材料的快速發(fā)展以及性能不斷提高,推動了高分子復合材料齒輪在汽車和其他工程中的應用,引領機械行業(yè)向著輕量化方向發(fā)展。為了研究高分子材料齒輪摩擦磨損機理以及設計方法,開發(fā)設計高分子齒輪試驗機具有重要的工程意義。虛擬樣機技術是一門綜合多學科的技術,它為產(chǎn)品的研發(fā)提供了一種全新的設計方法。與傳統(tǒng)的設計和制造相比較,虛擬樣機設計有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期以及提高了產(chǎn)品性能。本研究采用理論分析和試驗研究相結合的方法,基于虛擬樣機技術,針對高分子復合材料齒輪試驗機進行系統(tǒng)設計和性能仿真。利用有限元軟件ANSYS Workbench對高分子復合材料齒輪進行了靜力學分析,通過Matlab軟件對仿真齒輪接觸應力的數(shù)據(jù)進行擬合,建立等效應力和負載轉矩之間的數(shù)學模型,以計算選用齒輪所能承受的最大轉矩;基于赫茲接觸理論對齒輪接觸應力進行了理論分析,結合理論分析與仿真分析結果,確定了試驗機加載系統(tǒng)的加載范圍;基于粘彈性體的力學分析,確定了加載系統(tǒng)采用單鉸鏈支撐的滾珠絲杠砝碼加載方案。在試驗過程中可調式測試齒輪箱偏轉角變化范圍很小,所以測試系統(tǒng)采用間斷相位法測量可調式測試齒輪箱偏轉角;利用SolidWor... 

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 試驗機國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.1 國內研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 試驗機發(fā)展趨勢
    1.3 虛擬樣機技術綜述
        1.3.1 虛擬樣機技術的產(chǎn)生背景
        1.3.2 虛擬樣機技術
        1.3.3 虛擬樣機技術的應用
    1.4 課題研究內容
第二章 高分子復合材料齒輪的接觸應力仿真分析
    2.1 ANSYS Workbench簡介
    2.2 接觸應力分析
        2.2.1 齒輪模型的建立與材料的選用
        2.2.2 創(chuàng)建齒輪接觸對與網(wǎng)格劃分
        2.2.3 定義邊界條件與施加載荷
        2.2.4 ANSYS Workbench求解與結果分析
    2.3 齒輪接觸應力的數(shù)據(jù)擬合
    2.4 齒輪接觸應力計算
    2.5 本章小結
第三章 高分子復合材料齒輪試驗機機械系統(tǒng)方案設計
    3.1 高分子復合材料齒輪試驗機虛擬樣機設計流程
    3.2 高分子復合材料齒輪試驗機設計方案研究
    3.3 傳動系統(tǒng)設計
        3.3.1 功率流齒輪傳動裝置
        3.3.2 試驗機傳動系統(tǒng)設計方案確定
    3.4 加載系統(tǒng)設計
        3.4.1 粘彈性體力學模型
        3.4.2 試驗機加載系統(tǒng)設計方案確定
        3.4.3 試驗機加載系統(tǒng)原理
        3.4.4 絲杠電機選型
        3.4.5 滾珠絲杠支撐架強度分析
    3.5 齒輪磨損量測試原理
    3.6 裝夾系統(tǒng)設計
    3.7 齒輪試驗機虛擬樣機建模及運動仿真
        3.7.1 試驗機虛擬裝配
        3.7.2 虛擬樣機模型運動仿真
    3.8 試驗機的主要性能指標
    3.9 本章小結
第四章 高分子復合材料齒輪試驗機模態(tài)分析及動力學仿真
    4.1 試驗機模態(tài)分析
        4.1.1 試驗機模型建立與網(wǎng)格劃分
        4.1.2 定義材料屬性與添加約束
        4.1.3 模態(tài)結果分析
    4.2 試驗機動力學仿真的模型建立
        4.2.1 SolidWorks與 ADAMS之間數(shù)據(jù)交換
        4.2.2 導入虛擬樣機模型
    4.3 試驗機動力學仿真分析
        4.3.1 定義材料屬性
        4.3.2 創(chuàng)建約束
        4.3.3 齒輪接觸動力學模型的建立
        4.3.4 添加驅動和載荷
        4.3.5 試驗機仿真結果分析
    4.4 從動軸轉速驗證
    4.5 本章小結
第五章 高分子復合材料齒輪摩擦磨損試驗研究及誤差分析
    5.1 高分子復合材料齒輪粘著磨損模型的建立
    5.2 高分子復合材料齒輪磨損試驗
        5.2.1 尼龍66 齒輪摩擦磨損試驗
        5.2.2 PEEK齒輪接觸力試驗
        5.2.3 10%CF-PEEK齒輪摩擦磨損試驗
    5.3 系統(tǒng)誤差分析
        5.3.1 加載系統(tǒng)誤差分析
        5.3.2 測試系統(tǒng)誤差分析
    5.4 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]閉功率流錐齒輪試驗臺及傳動齒輪箱的設計與分析[J]. 魏冰陽,王俊恒,鄧效忠,劉忠明,孟令先.  機械傳動. 2018(09)
[2]漸開線直齒圓柱齒輪磨損的數(shù)值計算與分析[J]. 胡波,黃平.  潤滑與密封. 2017(12)
[3]直齒圓柱齒輪動力學特性分析與ADAMS仿真研究[J]. 程言麗,肖正明,王旭.  機械強度. 2016(04)
[4]MM-200型摩擦磨損試驗機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計[J]. 鄭書雅,劉艷妍,胡天威.  機械研究與應用. 2016(02)
[5]齒輪試驗臺多路變壓力分油裝置壓力和流量仿真分析[J]. 王丹,馮金,覃琨,張偉偉.  機械科學與技術. 2016(05)
[6]齒輪動力學試驗機的設計[J]. 寧俊杰,張臨濤,舒贊輝,石照耀.  工具技術. 2016(03)
[7]大功率減速器加載試驗臺設計[J]. 毛現(xiàn)霞.  科技創(chuàng)新與應用. 2016(05)
[8]形狀記憶高分子材料的新型共混制備方法[J]. 杜江,姚雪亮,劉彥良,萬德成,浦鴻汀.  高分子學報. 2016(01)
[9]齒輪箱疲勞試驗臺系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 程彥泉,周建軍,李靜,胡濤.  機械傳動. 2015(09)
[10]變速器試驗臺測控系統(tǒng)研發(fā)[J]. 米林,李利鋒,譚偉.  四川兵工學報. 2014(05)

博士論文
[1]數(shù)控刻楦機虛擬樣機設計及關鍵技術研究[D]. 劉巖.浙江大學 2008
[2]挖掘機器人虛擬樣機建模技術及其應用研究[D]. 劉靜.浙江大學 2005

碩士論文
[1]組合式輪系效率試驗臺虛擬設計與仿真分析[D]. 金森.西安理工大學 2017
[2]基于虛擬樣機技術的電動汽車剛柔耦合整車模型動力學仿真分析研究[D]. 劉鑫.電子科技大學 2017
[3]齒輪傳動綜合試驗臺測控系統(tǒng)設計與研究[D]. 王正要.南京理工大學 2017
[4]大型多功能試驗機結構設計問題研究[D]. 盧建國.吉林大學 2016
[5]齒輪箱疲勞測試系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 程彥泉.杭州電子科技大學 2016
[6]行星齒輪減速器試驗臺的設計與研究[D]. 徐湛楠.合肥工業(yè)大學 2013
[7]油茶果采摘機虛擬樣機設計及動力學分析[D]. 劉銀輝.中南林業(yè)科技大學 2012
[8]塑料斜齒輪嚙合熱力耦合數(shù)值仿真[D]. 欒義.湘潭大學 2012
[9]多功能鉆機工作裝置的虛擬樣機設計[D]. 王翔.中國地質大學 2011
[10]封閉功率齒輪傳動試驗研究[D]. 許文科.華中科技大學 2009



本文編號：3684166