本文關鍵詞：內平動分度凸輪機構的接觸分析研究

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【摘要】：接觸問題在機械工程領域廣泛存在。研究機械結構零部件之間的接觸性能,分析其接觸面的應力應變等分布,對于機械產品的設計研發(fā)、優(yōu)化以及減震降噪等至關重要。本論文針對內平動分度凸輪機構進行了接觸分析及優(yōu)化,研究其機構主要結合面的接觸性能、應力應變以及強度等方面的問題,同時對機構的動態(tài)接觸性能進行分析研究。首先,應用彈性接觸力學理論,對機構的凸輪與針齒嚙合傳動進行接觸分析,結合彈性接觸理論,計算凸輪與針齒一個分度期內的接觸應力應變,并對其進行接觸強度校核,求解了凸輪與針齒嚙合的非線性接觸剛度,并同時計算求解了針齒與凸輪實際廓線間的接觸間隙。其次,考慮到彈性接觸理論的局限性,本文應用ANSYS13.0/Workbench軟件對內平動分度凸輪機構相關部件進行有限元接觸分析,得到了凸輪與針齒在不同嚙合位置時的接觸應力應變分布云圖及最大接觸應力分布情況,分析了安裝誤差對機構整體嚙合變形及受力的影響。機構零部件結合面參數對整機的動態(tài)性能有重要影響,故本文在綜合考慮結合面參數影響下,對整機進行模態(tài)分析,使分析更加合理準確。此外,針對零件結合面接觸應力分布不均勻、局部接觸應力過大等問題,應用有限元軟件對機構關鍵接觸部位進行形狀優(yōu)化,改善零件接觸狀況,優(yōu)化了機構的接觸性能,并對箱體結構進行了拓撲優(yōu)化,減輕箱體重量。最后,利用ADAMS對內平動分度凸輪機構進行動力學仿真,建立了零件了剛柔耦合動力學模型,綜合考慮了機構在不同負載、轉速影響下的動態(tài)接觸力變化情況,從而分析負載轉速對機構動態(tài)接觸力的影響,接觸間隙是機構裝配中不可忽略的部分,本文分析了凸輪與針齒在不同接觸間隙下的嚙合受力變化情況。
【關鍵詞】：接觸分析 動力學仿真 有限元分析 結構優(yōu)化
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH112.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 接觸問題的國內外研究現狀及發(fā)展趨勢9-11
• 1.2.1 國內外研究現狀9-10
• 1.2.2 接觸問題的發(fā)展趨勢10-11
• 1.3 機械工程中的接觸問題概述11-12
• 1.4 接觸問題的分析方法12-14
• 1.4.1 解析法13
• 1.4.2 數值法13-14
• 1.5 接觸問題分類14-15
• 1.6 內平動分度凸輪機構的傳動原理15-16
• 1.7 本文的主要研究內容16-17
• 2 機構接觸分析17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 彈性接觸分析的理論基礎17-18
• 2.2.1 接觸表面的運動及受力17-18
• 2.2.2 接觸問題的基本假設18
• 2.3 輪齒嚙合接觸應力與變形計算18-25
• 2.4 齒面接觸強度分析25-26
• 2.5 輪齒嚙合接觸剛度計算26-28
• 2.6 輪齒接觸間隙計算28-30
• 2.7 本章小結30-31
• 3 基于Workbench有限元接觸分析31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 Workbench接觸分析31-33
• 3.2.1 ANSYS13.0/Workbench有限元軟件簡介31-32
• 3.2.2 Workbench接觸分析的基本過程32-33
• 3.3 接觸分問題的有限元求解33
• 3.4 接觸分析算例33-39
• 3.4.1 輪齒接觸受力分析34-37
• 3.4.2 機構相關零部件接觸分析37-38
• 3.4.3 不同嚙合位置處輪齒接觸結果輸出38-39
• 3.5 箱體結構接觸分析39-40
• 3.6 安裝誤差下輪齒接觸分析40-43
• 3.6.1 機構安裝誤差40-41
• 3.6.2 安裝誤差下凸輪與針齒接觸分析41-43
• 3.7 內平動分度凸輪機構模態(tài)分析43-46
• 3.7.1 機構有限元分析模型43-44
• 3.7.2 考慮結合面接觸剛度影響下機構模態(tài)分析44-46
• 3.8 本章小結46-47
• 4 基于Workbench的結構接觸改進設計47-52
• 4.1 引言47
• 4.2 機構零件接觸改進算例47-51
• 4.2.1 箱體支撐接觸形狀改進47-50
• 4.2.2 輪齒嚙合接觸改進設計50-51
• 4.3 本章小結51-52
• 5 機構動態(tài)接觸仿真分析52-67
• 5.1 引言52
• 5.2 ADAMS動力學仿真52-54
• 5.2.1 ADAMS動力學仿真軟件概述52-53
• 5.2.2 ADAMS動力學仿真的基本流程53
• 5.2.3 ADAMS求解機構接觸力53-54
• 5.3 內平動分度機構的剛柔耦合模型仿真分析54-59
• 5.3.1 關鍵零件生成柔性體55
• 5.3.2 機構剛柔耦合動力學模型及參數定義55-57
• 5.3.3 接觸約束參數的設置57-58
• 5.3.4 仿真結果輸出58-59
• 5.4 考慮負載、轉速的機構動態(tài)特性分析59-61
• 5.5 考慮接觸間隙的機構動態(tài)特性分析61-66
• 5.5.1 接觸間隙的產生61-62
• 5.5.2 輪齒接觸間隙的測量62
• 5.5.3 輪齒嚙合接觸狀態(tài)判定62-64
• 5.5.4 輪齒間隙對嚙合傳動的影響64-66
• 5.6 本章小結66-67
• 6 結論67-68
• 7 展望68-69
• 8 參考文獻69-74
• 9 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文情況74-75
• 10 致謝75

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