本文關鍵詞：基于熱固耦合的雙漸開線齒輪振動分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：長期以來,齒輪系統(tǒng)動力學的研究大多是在單領域進行,而齒輪實際運行的狀態(tài)是各種機械行為同時作用的結果,這樣就存在著不容忽視的耦合問題。雙漸開線齒輪在高速重載的傳動條件下,齒輪嚙合將會產生大量的熱。在前人研究基礎上,基于齒輪溫度場和應力場的耦合所產生的熱應力對齒輪系統(tǒng)動態(tài)特性產生的影響,對雙漸開線齒輪傳動進行模態(tài)分析。這樣可以更真實地模擬雙漸開線齒輪的工作狀態(tài),也為普通齒輪振動分析提供更多的新思路。受山東省自然科學基金(編號:ZR2014EEM003)“雙漸開線齒輪系統(tǒng)彈流潤滑與動力學行為的耦合作用”資助,本文主要進行了以下研究:1)對雙漸開線齒輪傳動動力學模型進行推導,并建立了雙漸開線齒輪傳動的扭轉振動模型。根據雙漸開線齒輪齒面形成原理,得出雙漸開線齒輪的法面齒廓和端面齒廓并給出了雙漸開線齒輪端面齒廓方程。應用Solidworks軟件,對雙漸開線齒輪進行三維參數化建模和裝配,為雙漸開線齒輪傳動的有限元分析提供了關鍵模型。2)將雙漸開線齒輪傳動與普通漸開線齒輪傳動進行對比,通過模態(tài)分析研究雙漸開線齒輪齒腰分階對齒輪傳動動態(tài)特性的影響。利用響應面分析法,研究齒輪的材料剛度和嚙合剛度對系統(tǒng)振動變形和模態(tài)頻率的影響規(guī)律。在工況和其他參數不變的情況下,通過改變階梯參數,研究齒輪傳動動態(tài)性能的變化規(guī)律。3)與普通漸開線齒輪進行對比,求解雙漸開線齒輪的邊界條件,并進行溫度場有限元分析,從而獲取兩種齒輪的溫度場分布,研究了分階齒廓參數對齒輪溫度場分布的影響規(guī)律。4)運用順序耦合法對雙漸開線齒輪傳動進行了熱固耦合分析,并與同參數漸開線斜齒輪進行了對比。將靜力學結構場和瞬態(tài)動力學結構場分別與溫度場進行熱固耦合分析,利用響應面法考察最大溫度和最大熱應力分別隨時間和扭矩的變化規(guī)律。5)分別對雙漸開線齒輪傳動進行自由模態(tài)分析、約束模態(tài)分析、考慮預應力的模態(tài)分析以及基于熱固耦合的模態(tài)分析,并將其在靜止、轉動以及熱固耦合三個條件下的模態(tài)頻率和振型進行對比分析。
【關鍵詞】：漸開線齒輪 有限元法 模態(tài)分析 穩(wěn)態(tài)溫度場 熱固耦合
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究的背景及意義10-15
• 1.2 國內外研究現狀15-18
• 1.2.1 齒輪振動分析及研究現狀15-16
• 1.2.2 齒輪熱固耦合研究現狀16-18
• 1.3 本文研究的主要內容18-20
• 2 雙漸開線齒輪傳動模態(tài)分析20-54
• 2.1 齒輪傳動基礎理論20-30
• 2.1.1 齒輪動態(tài)特性的研究20-24
• 2.1.2 建立雙漸開線齒輪的動力模型24-27
• 2.1.3 動力學方程的求解及數值仿真27-30
• 2.2 齒輪傳動三維模型的建立30-35
• 2.2.1 雙漸開線齒輪齒廓30-32
• 2.2.2 齒輪參數的選取32-33
• 2.2.3 參數化建模及裝配33-35
• 2.3 雙漸開線齒輪模態(tài)分析35-43
• 2.3.1 有限元模型的建立35-39
• 2.3.2 模態(tài)分析結果39-41
• 2.3.3 結果與討論41-43
• 2.4 齒輪嚙合剛度對雙漸開線齒輪傳動系統(tǒng)模態(tài)影響43-50
• 2.5 階梯參數對雙漸開線齒輪動態(tài)特性的影響50-52
• 2.5.1 切向變位系數的影響50-51
• 2.5.2 齒腰高度系數的影響51-52
• 2.5.3 結果與討論52
• 2.6 本章小結52-54
• 3 雙漸開線齒輪傳動溫度場分析54-66
• 3.1 溫度場分析的意義及方法54-55
• 3.1.1 齒輪本體溫度場的研究意義54
• 3.1.2 齒輪溫度場分析方法54-55
• 3.2 雙漸開線齒輪發(fā)熱量計算55-58
• 3.2.1 雙漸開線齒輪接觸面摩擦熱通量55
• 3.2.2 摩擦熱通量的參數計算55-58
• 3.3 齒輪熱量傳遞58-60
• 3.3.1 對流系數58
• 3.3.2 三維穩(wěn)態(tài)邊界條件58-60
• 3.4 雙漸開線齒輪傳動溫度場有限元分析60-62
• 3.5 階梯參數對溫度場的影響62-64
• 3.5.1 切向變位系數的影響62-63
• 3.5.2 齒腰高度系數的影響63-64
• 3.6 本章小結64-66
• 4 雙漸開線齒輪的熱固耦合分析66-80
• 4.1 熱固耦合66-70
• 4.1.1 傳熱的基本形式66-67
• 4.1.2 熱分析的基礎理論67-68
• 4.1.3 熱固耦合分析理論68-70
• 4.2 雙漸開線齒輪熱固耦合分析70-75
• 4.2.1 順序耦合法70-73
• 4.2.2 耦合分析結果73-74
• 4.2.3 與傳統(tǒng)漸開線齒輪對比74-75
• 4.3 瞬態(tài)動力學結構場與溫度場的耦合75-78
• 4.4 本章小結78-80
• 5 雙漸開線齒輪不同條件下的模態(tài)分析80-88
• 5.1 考慮預應力的模態(tài)分析80-81
• 5.2 基于熱固耦合的模態(tài)分析81-84
• 5.3 三種條件的模態(tài)對比84-85
• 5.4 本章小結85-88
• 總結與展望88-90
• 總結88-89
• 展望89-90
• 參考文獻90-94
• 致謝94-96
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文96-98

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