双渐开线齿轮弹流润滑研究及动力学接触分析

发布时间：2017-04-18 07:37

  本文关键词：双渐开线齿轮弹流润滑研究及动力学接触分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双渐开线齿轮是在归纳渐开线齿轮和双圆弧齿轮的研究成果基础上提出的一种新齿廓齿轮，其工作齿廓是由两条分阶布置的渐开线和连接这两条渐开线的齿腰过渡曲线组成，双渐开线齿轮在运转时，由于齿腰处不接触，避免了普通渐开线齿轮在节点处过早点蚀的缺点，同时其融合了双圆弧齿轮分阶的思想，齿根厚度增大，齿根弯曲强度较普通渐开线齿轮有明显的提高，，目前关于双渐开线齿轮的研究主要是针对在静态下齿根弯曲应力和齿面接触应力的研究，并且未考虑接触齿面间所存在的润滑油膜的作用，为推动该新型齿轮早日推广使用，其润滑特性及动力学接触的研究是必不可少的。本文从齿轮啮合原理和齿面包络原理出发，推导双渐开线齿轮的齿面方程；基于弹性动压润滑理论，建立双渐开线齿轮的润滑方程，进行润滑特性研究；在solidworks制图软件中建立双渐开线齿轮的三维模型，使用ANSYS/LS-DYAN进行动力学接触分析。具体研究内容为： 1.根据双渐开线齿轮齿面的形成原理和空间啮合原理，分析确定加工双渐开线齿轮所用刀具的基本参数，根据几何关系建立刀具齿面方程，基于包络原理，由刀具齿廓方程推导出双渐开线齿轮的齿面方程，为精确建立三维模型和有限元分析奠定了基础。 2.推导建立线接触弹流润滑的全雷诺方程，在等温条件下，对文中推导建立的全雷诺方程进行简化得到线接触稳态等温雷诺方程；由于接触面间存在弹性变形，因此在对接触面进行弹性模拟和几何模拟的基础上，建立膜厚方程、粘压方程、密压方程及载荷方程。 3.根据双渐开线齿轮啮合过程中啮合齿面的几何关系，将其啮合等效为两反向接触的分阶圆锥滚子的接触进行分析研究；进行最长接触线、啮入和啮出阶段的分阶圆台参数计算，并提取在啮入和啮出过程中的几个特殊点计算圆台参数；将双渐开线齿轮的线接触稳态弹流润滑的相关方程无量纲化，使用多重网格法联立求解以上无量纲方程，得出最小油膜厚度和油膜中心压力沿啮合线的变化规律，在啮合线上选取关键点，并求解关键点处的压力与膜厚分布图。 4.使用新建立的齿面方程，建立双渐开线齿轮的三维模型，使用ANSYS中的LS-DYNA进行动力学接触分析，选取若干时刻的应力图与同参数普通渐开线齿轮的应力图进行对比分析。
【关键词】：双渐开线齿轮传动 润滑 数值分析 接触分析
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 符号说明10-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 齿轮传动技术发展现状11-17
• 1.1.1 研究背景11-14
• 1.1.2 双渐开线齿轮传动研究现状14-17
• 1.2 齿轮弹流润滑研究概述17-19
• 1.3 本文研究的主要内容19-21
• 2 建立双渐开线齿轮齿面方程21-33
• 2.1 齿面形成原理21-23
• 2.2 齿廓分析及加工刀具参数确定23-31
• 2.2.1 齿廓分析23
• 2.2.2 确定加工成型刀具参数23-25
• 2.2.3 推导双渐开线齿轮端面齿廓数学方程25-29
• 2.2.4 建立齿面数学方程29-31
• 2.3 本章小结31-33
• 3 双渐开线齿轮弹流润滑研究33-45
• 3.1 线接触弹流润滑模型34
• 3.2 弹性流体动压润滑模型的基本方程34-44
• 3.2.1 建立 Reynolds 方程34-39
• 3.2.2 建立膜厚方程39-43
• 3.2.3 建立载荷平衡方程43
• 3.2.4 建立润滑油粘压方程43-44
• 3.2.5 建立润滑油密压方程44
• 3.2.6 边界条件44
• 3.3 本章小结44-45
• 4 双渐开线齿轮弹流润滑数值分析45-63
• 4.1 多重网格法45-46
• 4.2 双渐开线齿轮啮合分析46-48
• 4.3 卷吸速度48-49
• 4.4 参数转化49-56
• 4.4.1 参数变量49-50
• 4.4.2 基本参数的计算50-52
• 4.4.3 接触线最长时圆台参数52-53
• 4.4.4 啮入阶段对应圆台参数53-55
• 4.4.5 啮出阶段对应圆台参数55
• 4.4.6 计算参数55-56
• 4.5 基本方程的无量纲化56-58
• 4.6 数值计算58-62
• 4.7 本章小结62-63
• 5 双渐开线齿轮传动动力学接触分析63-75
• 5.1 ANSYS/LS-DYNA63
• 5.2 LS-DYNA 相关概念63-64
• 5.2.1 质量缩放63-64
• 5.2.2 沙漏64
• 5.2.3 关键字文件64
• 5.3 动力学接触分析64-68
• 5.3.1 定义单元64-66
• 5.3.2 定义实常数和材料属性66
• 5.3.3 网格划分66-67
• 5.3.4 定义 PART67-68
• 5.3.5 定义接触68
• 5.4 施加负载68-69
• 5.5 分析求解69
• 5.5.1 求解控制参数的设置69
• 5.5.2 求解69
• 5.6 动力接触仿真结果69-74
• 5.7 本章小结74-75
• 结论与展望75-77
• 结论75
• 展望75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 攻读硕士学位期间取得的成果83-84

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本文编号：314367