轧机用齿轮座齿轮参数化设计及接触强度研究

发布时间：2017-04-08 22:22

  本文关键词：轧机用齿轮座齿轮参数化设计及接触强度研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮座是轧钢机械设备中的重要组成部分之一，其中齿轮的失效形式是齿面点蚀、齿面磨损和塑性变形等。传统的齿面接触强度计算主要是以经典的Hertz公式作为理论依据，当使用不同的强度设计标准时得出的结果可能会差别很大，而且计算过程比较复杂和繁琐，设计和研发周期也会受到一定的限制。因此，运用ANSYS参数化设计语言（APDL）实现齿轮接触疲劳强度自动、快速的有限元分析就显得尤为重要。 本文以二辊轧机用BF2-630型齿轮座中的角变位斜齿圆柱齿轮传动作为研究对象，应用APDL语言对齿轮传动进行了三维参数化设计和网格模型的参数化控制，避免了以往采用CAD软件（如Pro/E、Solidworks、CATIA等）建立模型后再导入到有限元软件进行分析的过程中可能发生的数据丢失问题和无法对齿轮网格模型进行参数化控制的问题；应用APDL语言对齿轮传动进行了静力学接触分析，得到了齿面接触应力和米塞斯应力的大小及分布规律，参数化的静力学接触分析也使得齿轮可靠性灵敏度的计算成为了可能；应用ANSYS软件对齿轮传动进行了动力学接触分析，得到了不同啮合位置的接触应力大小、分布规律及其随时间变化，通过对比静力学接触分析和动力学接触分析的结果发现，由于齿轮副在啮合过程中会产生冲击和振动，动力学接触分析得到的应力值要比静力学接触分析得到的应力值大，而且动力学接触分析反映了齿轮传动过程中的动态特性；应用ANSYS概率分析模块计算了齿轮可靠性灵敏度，得到了齿面接触应力对弹性模量和泊松比的灵敏度和相关性。
【关键词】：齿轮 接触强度 有限元法 APDL
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG333;TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 选题背景和研究意义9-10
• 1.2 齿轮参数化有限元分析研究概况10-12
• 1.3 齿轮强度计算研究概况12-13
• 1.4 齿轮可靠性灵敏度研究概况13-14
• 1.5 课题研究主要内容14-15
• 第二章 BF2-630 型齿轮座齿轮参数化设计15-28
• 2.1 ANSYS 参数化设计语言（APDL）简介15
• 2.2 BF2630 型齿轮座齿轮相关参数条件15-17
• 2.3 BF2630 型齿轮座齿轮参数化设计17-27
• 2.3.1 渐开线圆柱齿轮常用建模方法17
• 2.3.2 可视化参数对话框编程17-19
• 2.3.3 渐开线曲线生成19-21
• 2.3.4 单齿端面齿廓曲线生成21-23
• 2.3.5 螺旋线曲线生成23-24
• 2.3.6 斜齿轮实体生成24
• 2.3.7 APDL 编制24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 BF2-630 型齿轮座齿轮接触强度有限元分析28-51
• 3.1 有限元通用接触单元赫兹验算28-31
• 3.1.1 弹性接触 Hertz 理论28
• 3.1.2 弹性圆柱体二维接触28-29
• 3.1.3 ANSYS 接触单元赫兹验算29-31
• 3.2 BF2-630 型齿轮座齿轮接触疲劳强度理论计算31-33
• 3.3 BF2-630 型齿轮座齿轮静力学接触有限元分析33-44
• 3.3.1 单元类型和性能参数的定义33-34
• 3.3.2 齿轮模型的网格划分34-35
• 3.3.3 接触对定义和相关选项设置35-38
• 3.3.4 施加载荷和边界条件38-39
• 3.3.5 求解、后处理和结果分析39-42
• 3.3.8 APDL 编制42-44
• 3.4 BF2-630 型齿轮座齿轮动力学接触有限元分析44-49
• 3.4.1 施加载荷和边界条件44-46
• 3.4.2 设置分析类型和求解控制选项46
• 3.4.3 求解、后处理和结果分析46-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第四章 BF2-630 型齿轮座齿轮可靠性灵敏度分析51-58
• 4.1 结构可靠性工程简介51-54
• 4.1.1 结构可靠度计算中的常用概率分布51-53
• 4.1.2 ANSYS 概率设计模块（PDS）53-54
• 4.2 齿轮可靠性灵敏度分析54-57
• 4.2.1 可靠性灵敏度分析主要过程54-57
• 4.2.2 结果提取和分析57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 结论与展望58-59
• 5.1 结论58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64
• 作者简介64-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李昌;韩兴;;基于显式动力学的齿轮箱动态有限元数字仿真[J];兵工学报;2009年07期

2 周弘,龚剑霞;轧钢机齿轮座啮合参数的优化设计[J];重庆大学学报(自然科学版);1984年03期

3 龚亨塘;吴稚湖;;利用m—z_1线图确定渐开线直齿圆柱齿轮的模数和齿数[J];福建农学院学报;1983年01期

4 刘美娟,谭光宇,刘广军,王凤丽;基于ANSYS的三维复杂槽型铣刀片参数化建模[J];哈尔滨理工大学学报;2002年05期

5 陶振荣;;齿轮接触疲劳强度计算方法的探讨[J];机械设计与制造;2007年07期

6 李如忠;;Ansys软件中的单位制分析[J];机械设计与制造;2008年02期

7 戚玉明;;ANSYS有限元软件在桥梁工程中的应用[J];山东交通科技;2006年03期

8 李润方;陈大良;;斜齿轮三维有摩擦接触应力分析及前后处理方法[J];齿轮;1990年01期

9 包家汉;张玉华;薛家国;;基于ANSYS的渐开线斜齿轮副参数化建模[J];机械传动;2006年01期

10 唐进元;刘艳萍;周长江;吕文利;;基于APDL与高级语言的齿轮有限元建模方法[J];机械传动;2007年03期

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本文编号：293841