直齿轮接触分析与线外啮出冲击研究

发布时间：2017-04-25 23:04

  本文关键词：直齿轮接触分析与线外啮出冲击研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮是重要的基础传动零件，其设计与制造水平影响到传动机械装备的性能和可靠性。齿轮接触强度计算与啮合冲击研究，对于增大轮齿承载能力、提高疲劳寿命、改善传动性能等具有显著的意义。本文以直齿渐开线圆柱齿轮为对象，进行齿轮静动态接触分析和线外啮出冲击研究。主要研究内容为： (1)基于虚拟加工方法的齿轮几何建模。采用虚拟加工技术，以齿轮啮合时共轭齿面包络原理为基础，通过CATIA布尔运算，模拟齿轮展成加工，建立比较精确的直齿轮几何模型。 (2)直齿轮的准静态接触分析。在ABAQUS中建立有限元模型，根据齿轮啮合的特点，施加位移载荷转动齿轮使轮齿在不同点啮合进行静态接触分析。得出不同啮合点的静态接触力、接触应力与弯曲应力。基于赫兹接触理论，在MATLAB中编程计算啮合周期内的齿面接触应力，与数值解进行比对验证有限元计算模型的正确性。 (3)直齿轮的动态接触分析。通过不同阻尼下的齿面接触力计算结果与理论解对比，确定了动态接触分析模型的阻尼。对不同转速下齿轮动态接触进行仿真，得到啮合过程中齿轮接触力、接触应力和齿根弯曲应力的变化规律，分析转速对齿轮传动性能的影响。结果表明转速越高，振动频率越快，接触力越大，，啮合冲击越大。 (4)齿轮线外啮出冲击建模与分析。在充分考虑齿轮综合加工误差与弹性变形的情况下，较准确地建立齿轮线外啮出冲击模型，计算线外啮出过程中被动齿轮最小转速、啮出冲击速度及冲击力。基于冲击摩擦原理，计算出线外啮出冲击摩擦因数。线外啮出冲击实例计算与相关理论结果相符，表明了所建冲击力和冲击摩擦计算模型的正确性。
【关键词】：齿轮传动 有限元法 接触分析 线外啮出冲击 冲击摩擦
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 课题研究背景及意义12
• 1.2 齿轮接触强度分析国内外研究现状12-15
• 1.2.1 接触问题概述12-13
• 1.2.2 齿轮接触强度研究现状13-15
• 1.3 线外啮合研究现状15-16
• 1.4 主要研究内容16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 基于虚拟加工的齿轮建模17-24
• 2.1 齿轮的虚拟加工方法17-19
• 2.1.1 渐开线齿轮切削加工方法17-18
• 2.1.2 齿轮虚拟加工流程18-19
• 2.2 基于 CATIA 虚拟加工的齿轮几何建模19-23
• 2.2.1 滚刀和齿轮参数19-20
• 2.2.2 渐开线及过渡曲线方程20-22
• 2.2.3 齿轮几何模型的切制22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 齿轮准静态接触分析24-39
• 3.1 齿轮有限元基本求解方法24-25
• 3.2 接触分析有限元计算原理25-27
• 3.2.1 齿轮静态接触分析有限元基本方程25-26
• 3.2.2 齿轮静态接触算法逻辑流程26-27
• 3.3 齿轮准静态接触有限元建模27-30
• 3.3.1 轮齿计算界线的选取27-28
• 3.3.2 有限元网格的划分28-29
• 3.3.3 边界条件的施加29-30
• 3.4 接触计算结果分析30-38
• 3.4.1 接触力与接触应力30-33
• 3.4.2 实际重合度计算33-34
• 3.4.3 基于赫兹接触的齿面接触应力计算比较研究34-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 基于 ABAQUS/Explicit 的齿轮动态接触分析39-55
• 4.1 齿轮动态接触问题概述39-40
• 4.2 动态接触分析的中心差分法40-41
• 4.3 齿轮动态接触有限元建模41-45
• 4.3.1 网格划分41
• 4.3.2 边界条件41-42
• 4.3.3 计算控制42-43
• 4.3.4 单元选取43-44
• 4.3.5 模型阻尼的确定44-45
• 4.4 结果分析45-54
• 4.4.1 转速对动态啮合性能的影响45-49
• 4.4.2 齿轮动态接触性能分析49-52
• 4.4.3 试验验证52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 齿轮线外啮出冲击摩擦建模与计算55-65
• 5.1 线外啮出冲击原理与计算模型55-57
• 5.1.1 线外啮出冲击原理55-56
• 5.1.2 线外啮出计算模型56-57
• 5.2 线外啮出位置与冲击力57-62
• 5.2.1 线外啮出点的几何位置57-58
• 5.2.2 线外啮出冲击速度58-61
• 5.2.3 线外啮出冲击力61-62
• 5.3 线外啮出的冲击摩擦因数62-63
• 5.4 实例验证与结果分析63
• 5.5 本章小结63-65
• 结论与展望65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 附录A(攻读学位期间学术论文发表及项目研究情况)73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱龙根;渐开线圆柱直齿轮的啮合冲击及修形[J];合肥工业大学学报;1982年03期

2 李昌;韩兴;;基于响应面法齿轮啮合传动可靠性灵敏度分析[J];航空动力学报;2011年03期

3 杨生华;齿轮接触有限元分析[J];计算力学学报;2003年02期

4 王优强;畅通;;啮入冲击对直齿轮弹流润滑的影响[J];计算力学学报;2010年03期

5 肖田元，韩向利，王新龙，郑会永;虚拟加工技术的研究[J];计算机集成制造系统-CIMS;1999年03期

6 朱东华,赵娥;基于I-DEAS、MATLAB环境斜齿轮有限元分析及参数优化[J];机械设计与制造;2004年03期

7 H.Winter;朱梦周;;齿轮承载能力计算的进展(齿轮计算方法的进展)[J];齿轮;1986年06期

8 谢海东,周照耀,夏伟,邱诚,张文;斜齿轮传动中啮合冲击数值研究[J];机械传动;2005年03期

9 孙建国;林腾蛟;李润方;刘文;;渐开线齿轮动力接触有限元分析及修形影响[J];机械传动;2008年02期

10 杨汾爱,张志强,龙小乐,鲍务均;基于精确模型的斜齿轮接触应力有限元分析[J];机械科学与技术;2003年02期

  本文关键词：直齿轮接触分析与线外啮出冲击研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：327235