圆弧齿轮的数字化设计及有限元分析

发布时间：2017-04-17 04:14

  本文关键词：圆弧齿轮的数字化设计及有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于圆弧齿轮制造工艺简单、成本低,以及相对渐开线齿轮具有承载能力高、易于形成油膜、齿面不产生有害点蚀和无根切等优点,使得其在冶金、矿山、石油、化工等行业得到了广泛的应用。研究双圆弧齿轮传动过程中接触应力和弯曲应力变化规律,指出双圆弧齿轮传动的啮合危险状态和位置,能够为齿轮传动的优化设计提供了一定的依据。 本文在双圆弧齿轮基本理论的基础上,基于Pro/ENGINEER三维建模软件建立了双圆弧齿轮参数化的精确模型,实现了其建模的高效、快速和准确。 对传统齿轮强度计算方法进行了简介,详细介绍了有限元法的分析过程和建模步骤。 在ABAQUS中建立了某一参数的等齿宽双圆弧齿轮有限元接触模型,模拟真实齿轮转动,对静态模型进行了计算,得到齿轮在重载、中载和轻载下齿轮啮合过程中接触应力变化规律,并指出了不同工况下齿轮啮合过程中接触应力最危险状态点；得出了重载、中载工况下轮齿凸齿接触时齿根处及齿腰处最大弯曲应力变化规律,指出不同工况下最危险状态发生的位置；对有限元计算得到的接触应力值和弯曲应力值与国标计算式得出的结果进行比较,结果表明国标计算结果偏小。 在ABAQUS中建立了某一参数的不等齿宽双圆弧齿轮有限元接触模型,得到了从动齿轮接触过程中几个特征状态点沿轴向的等效应力变化规律,当接触点位于轮齿端部时“端面效应”明显；对所建立的模型进行了修形计算,得出了修形后等效应力和接触应力沿轴向的应力变化规律,结果表明修形对齿轮的应力改善非常有利,消除了“端面效应”。 在VB中对圆弧齿轮的设计、校核程序进行了编写,达到了高效、快速的设计、校核目的,大大缩短了设计周期。
【关键词】：圆弧齿轮 有限元分析 接触应力 弯曲应力
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 符号说明10-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 圆弧齿轮的提出及特点12-14
• 1.2 双圆弧齿轮在国内外的发展14-15
• 1.3 本文主要内容15-16
• 本章小结16-17
• 第二章 双圆弧齿轮基本理论17-27
• 2.1 圆弧齿轮共轭原理17-18
• 2.2 双圆弧齿轮基本齿廓参数18-19
• 2.3 直角坐标系下双圆弧齿轮齿面方程19-21
• 2.4 双圆弧齿轮传动的重合度和啮合特性分析21-26
• 2.4.1 初始点接触双圆弧齿轮传动的重合度22-23
• 2.4.2 多点啮合系数和多对啮合系数23-26
• 本章小结26-27
• 第三章 双圆弧齿轮强度计算常用方法介绍27-34
• 3.1 强度计算的经典分析理论27-30
• 3.1.1 接触问题的分析理论27-29
• 3.1.2 弯曲强度分析理论29-30
• 3.2 有限元法简介30-33
• 3.2.1 有限元法的发展30-31
• 3.2.2 有限元分析的一般过程31-33
• 本章小结33-34
• 第四章 双圆弧齿轮静态有限元分析34-46
• 4.1 引言34
• 4.2 双圆弧齿轮有限元几何模型的建立34-41
• 4.2.1 双圆弧齿轮参数化建模34-39
• 4.2.2 双圆弧齿轮对的虚拟装配和干涉检查39-41
• 4.3 ABAQUS有限元求解的几个问题41-45
• 4.3.1 几何模型的处理41
• 4.3.2 双圆弧齿轮有限元网格模型的构建41-43
• 4.3.3 模型的接触设置43-44
• 4.3.4 模型的加载44-45
• 本章小结45-46
• 第五章 算例有限元模型分析46-79
• 5.1 模型参数选取46
• 5.2 多点啮合系数和多对啮合系数的计算46-47
• 5.3 有限元模型前处理47
• 5.4 双圆弧齿轮接触有限元分析47-48
• 5.5 等齿宽有限元模拟接触应力结果及分析48-61
• 5.5.1 重载时接触应力分析48-53
• 5.5.2 中载时接触应力分析53-58
• 5.5.3 轻载时接触应力分析58-61
• 5.6 等齿宽有限元模拟弯曲应力结果及分析61-78
• 5.6.1 重载时弯曲应力分析61-72
• 5.6.2 中载时弯曲应力分析72-78
• 本章小结78-79
• 第六章 双圆弧齿轮的修形研究79-86
• 6.1 齿轮修形技术概述79-80
• 6.2 齿向修形80-85
• 6.2.1 齿宽不等有限元模型应力分析80-83
• 6.2.2 修形量的确定83-84
• 6.2.3 修形结果的分析与讨论84-85
• 本章小结85-86
• 第七章 圆弧齿轮计算机辅助设计程序86-94
• 7.1 VB语言简介(毕)86
• 7.2 强度校核计算程序数学模型86-87
• 7.3 主程序流控程图87-89
• 7.4 齿轮传动设计计算程序界面89-93
• 本章小结93-94
• 结论94-95
• 参考文献95-97
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文97-98
• 致谢98

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