球轴承—螺旋锥齿轮系统多体动力学分析

发布时间：2017-12-04 15:20

  本文关键词：球轴承—螺旋锥齿轮系统多体动力学分析

  更多相关文章： 角接触球轴承 螺旋锥齿轮 多体动力学 刚柔耦合

【摘要】：球轴承-螺旋锥齿轮系统作为典型的机械传动设备,以其承载能力强、传动比大、传动平稳等优点,广泛地运用到汽车、航空航天、船舶、国防等领域。球轴承-螺旋锥齿轮系统内部结构精密复杂,系统的内外部激励来源多,任一零部件的性能和工况的变化都将极大的影响到系统整体。随着现代工业生产朝着高速、重载、精密及高可靠性发展,建立尽可能符合工程实际的球轴承-螺旋锥齿轮系统多体动力学分析模型显得愈发迫切和重要。本文来源于国家自然科学基金项目“高性能滚动轴承-螺旋锥齿轮系统柔性多体接触动力学研究”(11462008)。结合MBD(多体动力学)和FEA(有限元分析)方法,建立了考虑轴承油膜润滑效果和螺旋锥齿轮弹性变形的球轴承-螺旋锥齿轮刚柔耦合系统多体动力学分析模型,并进行了相应的动力学分析,论文的主要研究工作如下：(1)结合Hertz接触理论和弹性流体动力润滑理论(EHL),考虑轴承动力润滑作用,计算了角接触球轴承钢球与套圈滚道、保持架之间的等效接触刚度。建立角接触球轴承多刚体动力学分析模型,对比分析了干接触和润滑接触状态下球轴承内部的接触载荷分布规律。考虑润滑油膜刚度参数,分析了结构参数和工况条件对球轴承保持架动力学性能的影响,计算发现保持架稳定性随着转速和载荷的增大而降低,但保持架打滑率随着转速增大而增大,随着载荷增大而减小。(2)根据螺旋锥齿轮的加工原理,推导了球面渐开线和螺旋引导线的数学方程,实现了锥齿轮参数化设计,完成了螺旋锥齿轮三维实体建模。运用有限元仿真分析方法,建立了5对啮合的螺旋齿六面体网格模型,根据轮齿加载接触方法,进一步计算获得了单齿啮合接触刚度,为考虑螺旋齿面多齿啮合的动态接触关系的齿轮系统动力学研究奠定了基础。基于齿轮装配关系,对啮合接触状态下的螺旋锥齿轮进行了模态分析,得到了齿轮相应的振动频率和典型振型。(3)基于C-B模态集成耦合法,结合有限元方法,建立了螺旋锥齿轮的柔性体模型。考虑球轴承内部多体动态接触关系和螺旋齿多齿啮合的动态接触关系,建立了球轴承-螺旋锥齿轮系统的刚柔耦合多体动力学分析模型,对比计算分析了定工况和变工况条件下球轴承-螺旋锥齿轮的动力学特性,得出了齿轮振动位移、振动加速度、齿轮接触力、球轴承内部接触力和保持架的质心运动轨迹等计算结果,计算结果表明,齿轮质心振动位移受保持架转速频率的影响。钢球与滚道的接触力主要受转速的影响,而负载的影响较小。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41

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本文编号：1251451