啮合刚度影响因素研究及齿轮动力学仿真

发布时间：2020-10-20 04:11

　　齿轮是机械装置中的重要零部件,齿轮传动具有很多优点,例如:传动平稳,传动比精确,工作可靠、效率高、寿命长,使用的功率、速度和尺寸范围大等,因此被广泛应用于汽车、航空等领域。啮合刚度是齿轮强度设计以及动力学分析中的重要参数,由于齿轮副结构的特殊性,使得啮合刚度呈现出时变性,而且影响因素众多,时变啮合刚度也是齿轮系统振动与噪声的内部激励源之一,所以啮合刚度影响因素的研究及齿轮动力学分析对齿轮副的强度设计以及噪声控制具有重要意义。本文使用有限元准静态啮合刚度算法,研究了啮合刚度的若干影响因素;通过齿轮动力学仿真,研究了影响齿轮副动态响应的若干因素。主要研究内容如下:1.齿轮副有限元模型的建立。以渐开线直齿轮为对象,在三维建模软件Solidworks中运用参数化建模的方法,建立了不同齿数,不同压力角,齿向圆弧修形的齿轮副装配体模型,将模型直接导入ANSYS Workbench的瞬态动力学模块中,齿轮基体与轮齿分开划分网格,对齿轮副定义材料,定义轮齿接触对,添加约束与负载,完成齿轮副有限元模型的建立。2.啮合刚度的求解及其影响因素。根据齿轮动力学微分方程,导出准静态下啮合刚度的表达式,用有限元软件求解不同齿轮副的动态传递误差,进而计算出啮合刚度,通过与ISO6336-1-2006啮合刚度公式计算值比较,验证了所建立齿轮副模型的精确性及有限元设置的合理性;接着用相同的方法计算了不同负载、不同分度圆压力角以及齿向圆弧修形齿轮副的啮合刚度,分析这些因素对啮合刚度的影响。3.齿轮动力学仿真。用集中参数法建立了不同自由度以及考虑不同因素的齿轮副动力学模型,在MATLAB中使用4-5阶自适应变步长Runge-Kutta法求解齿轮动力学微分方程组,得到齿轮副的动态响应,分析了实际重合度、负载、转速、啮合阻尼比对齿轮副动态响应的影响;齿向圆弧修形对齿轮副的各个方面都有影响,其动力学微分方程较难建立。在有限元软件ANSYS Workbench的瞬态动力学模块中对齿向圆弧修形的齿轮副进行有限元动态分析,考察了齿向圆弧修形对齿轮副动态响应的影响。
【学位单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：

输入表,建模,舍入误差,参数化建模

西安建筑科技大学硕士学位论文根据齿轮参数表 2.1，在 Solidworks 里建立齿轮副三维模型。在建模的过程中，如果将齿轮的相关尺寸计算好再建立齿轮模型，将会因为输入近似的计算结果而产生舍入误差，而 Solidworks 中提供了参数化建模的方法。将齿轮的基本参数直接输入到 Solidworks 中，这样既可以保证建模过程中不会产生舍入误差，同时也可以通过修改参数，比较方便地建立不同模数、齿数、分度圆压力角、不同变位系数等齿轮副，参数化建模过程如图 2.1。

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