本文關鍵詞：基于計算機仿真的弧齒錐齒輪接觸應力及動態(tài)特性分析

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【摘要】：弧齒錐齒輪因其承載能力高、傳動平穩(wěn)、高效、噪聲小等優(yōu)點,是汽車、電動工具、工程機械、航空航天、船舶、機床等傳動裝置的重要零件。隨著弧齒錐齒輪在高速、重載、輕質等方面快速發(fā)展及應用,對弧齒錐齒輪在復雜工況下的強度、動態(tài)性能以及可靠性方面的要求越來越高。相對于低速狀態(tài),高速狀態(tài)齒輪系統(tǒng)的動力學性能發(fā)生較大改變,影響了系統(tǒng)運行的安全性與可靠性。本文運用理論分析和數(shù)值仿真技術,對弧齒錐齒輪齒輪副進行了靜態(tài)和動態(tài)接觸分析;考慮速度對輪齒嚙合傳動性能的影響,分別分析了高速狀態(tài)下齒輪系統(tǒng)的動態(tài)嚙合特性與振動特性。本研究的主要工作為:(1)采用UG軟件中GC工具箱的參數(shù)化建模平臺,創(chuàng)建弧齒錐齒輪三維實體模型。同時對全齒模型簡化得到齒輪六齒局部模型,并對主、從動輪進行虛擬裝配。(2)在ANSYS Workbench中對虛擬裝配的六齒模型的嚙合過程進行非線性接觸靜力學分析,獲得了嚙合周期內齒輪嚙合接觸4個不同位置處的接觸應力變化情況。將嚙合接觸應力計算值與接觸應力強度理論值對比分析,驗證接觸有限元法的準確性。(3)對比靜態(tài)分析情況,對弧齒錐齒輪做動態(tài)接觸分析;并考慮轉速對齒面接觸應力的影響,得到不同嚙合時刻下的齒面接觸應力的變化及分布狀況。同時,對比分析了靜、動態(tài)接觸的區(qū)別與聯(lián)系。(4)在多體動力學仿真軟件ADAMS中,分析了弧齒錐齒輪傳動系統(tǒng)在不同工況下的嚙合力的時域變化規(guī)律,并分析了嚙合轉速對動態(tài)嚙合力的影響。同時繪制了齒輪傳動過程中沿各方向(軸向、徑向、周向)的位移變化曲線圖。(5)在ANSYS Workbench軟件中對弧齒錐齒輪做高速旋轉狀態(tài)下的動力學模態(tài)分析,得到齒輪的振動頻率及振型;對比分析了高速狀態(tài)下齒輪的振動頻率與嚙合頻率以及回轉頻率的關系,驗證了高速齒輪系統(tǒng)不會存在共振現(xiàn)象;同時分析比較了不同轉速對齒輪的振動特性的影響。研究了弧齒錐齒輪在高速狀態(tài)下的離心變形與齒輪振動頻率及振型發(fā)生變化之間的關系。
【關鍵詞】：弧齒錐齒輪 動力學分析 靜態(tài)接觸分析 動態(tài)接觸分析 模態(tài)特性
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 弧齒錐齒輪傳動11-13
• 1.2.1 圓錐齒輪的種類11-12
• 1.2.2 弧齒錐齒輪傳動特點12-13
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 齒輪接觸分析研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 齒輪模態(tài)分析的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文主要研究內容17-18
• 1.5 本章小結18-19
• 第二章 弧齒錐齒輪三維建模19-25
• 2.1 UG軟件及GC工具箱概述19-20
• 2.2 齒輪幾何模型的創(chuàng)建及模型簡化20-24
• 2.3 本章小結24-25
• 第三章 弧齒錐齒輪靜態(tài)及動態(tài)接觸分析25-46
• 3.1 接觸問題的有限元理論25-30
• 3.1.1 法線與切向接觸約束25-26
• 3.1.2ANSYS接觸分析設置26-29
• 3.1.3ANSYS接觸問題求解29-30
• 3.2 弧齒錐齒輪有限元靜態(tài)接觸分析30-35
• 3.2.1 建立有限元模型30-32
• 3.2.2 邊界條件與載荷32
• 3.2.3 求解及后處理32-35
• 3.3 弧齒錐齒輪接觸強度校核35-37
• 3.4 弧齒錐齒輪有限元動態(tài)接觸分析37-40
• 3.4.1 動態(tài)接觸有限元分析37-38
• 3.4.2 動態(tài)接觸分析的步驟與過程38-40
• 3.5 轉速對動態(tài)接觸的影響40-44
• 3.6 靜、動態(tài)接觸分析對比44
• 3.7 本章小結44-46
• 第四章 ADAMS下弧齒錐齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)仿真分析46-55
• 4.1 剛體系統(tǒng)動力學理論基礎46-47
• 4.2 齒輪系統(tǒng)動力學仿真47-54
• 4.2.1 仿真模型的建立47-48
• 4.2.2 剛體接觸碰撞算法48-49
• 4.2.3 齒輪動力學仿真分析49-54
• 4.3 本章小結54-55
• 第五章 高速旋轉狀態(tài)下弧齒錐齒輪的振動特性55-73
• 5.1 結構體振動基本理論55-61
• 5.1.1 結構體振動基本方程55-57
• 5.1.2 旋轉彈性結構體動頻計算理論57-61
• 5.2 模態(tài)分析有限元理論61-62
• 5.3 弧齒錐齒輪的模態(tài)特性62-67
• 5.3.1 弧齒錐齒輪有限元模型的建立62-63
• 5.3.2 加載及求解63
• 5.3.3 計算結果及分析63-67
• 5.4 高速狀態(tài)下弧齒錐齒輪的振動分析67-69
• 5.5 高速狀態(tài)下弧齒錐齒輪離心變形69-71
• 5.6 本章小結71-73
• 第六章 研究結論與展望73-76
• 6.1 研究主要結論73-74
• 6.2 主要創(chuàng)新點74
• 6.3 展望74-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文81

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本文編號：733279