螺旋锥齿轮加载接触分析及啮合刚度的有限元计算方法研究

发布时间：2022-01-10 22:29

　　螺旋锥齿轮的强度和刚度严重影响其整机的工作性能,尤其是传动误差和啮合刚度等动态力学特性直接影响工作寿命和噪声。文章研究了螺旋锥齿轮几何模型、有限元网格模型的构建方法,分析了在ABAQUS软件平台下边界条件的设置。基于有限单元法分析了螺旋锥齿轮强度和刚度相关问题的计算方法。研究对于高性能螺旋锥齿轮的设计和制造提供了参考。论文主要研究内容及方法如下：1.研究了螺旋锥齿轮几何模型及有限元网格模型的构建方法；文章以螺旋锥齿轮加工原理为基础,通过数值计算得到了齿面理论离散数据点。采用NURBS曲面对离散数据点进行了齿面重构,得到了轮齿的三维实体模型。并将得到的齿面和Gleason软件计算的齿面45个理论数据点进行了对比,证实了重构齿面的精度。文章采用ABAQUS和CATIA软件联合建模的方法,对轮齿进行了六面体网格划分,并计算了六面体网格分析接触问题的精度。给出了使用ABAQUS软件分析螺旋锥齿轮接触问题的前处理方法和关键技术。2.使用螺旋锥齿轮加载接触分析（Loaded Tooth Contact Analysis, LTCA）方法,计算了轮齿的强度相关参数,并分析了载荷对各参数的影响；文章采... 

【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

藕合约束图2一3固连接触面

Ml，(t)为从刀盘坐标系到轮坯坐标系的转化的转换矩阵，图3一2为刀倾法加工螺旋锥齿轮参数的模型。i:刀倾总角j:刀转角SR:径向刀位q:角向刀位E杯垂直轮位XB:床位XD:水平轮位齿坯Ym:水平轮位齿坯轴线图3一2刀倾法加工螺旋锥齿轮参数模型MI，(t)=MI。MoM。m，Mm.。M。。M方，，各个坐标系的转换矩阵〔8门为:份一。(剑(3一5) eosi0sini){一s，n了…，“一Ic下’」LO一COSj一 5Inj0005*000︸八U 010一 5in10eosi 000厂leseses月‘lseseL一一M CUCU1︸!les.ltee.sesese.J一一M﹃eeeeesse.eelesseesseeses性seM。，l。Cosq一 5lflq0O 5InqCOSqO0000000l00l000E，。一XB1

3.1.3螺旋锥齿轮重构精度分析为了分析重构的精度，可将重构后的齿廓曲面提取出来和原始离散数据进行距离测量，使用CATIA的距离测量工具可方便的测量出离散数据到NtjRBS重构曲面的距离，如图3一4所示。由图可知重构后的NURBS曲面和通过理论计算得到的离散数据点的误差在CATIA软件的精度范围显示为零，可认为这两者之间是完全重合的。3.2螺旋锥齿有限元网格模型的构建在有限元分析中，有限元单元的形状和大小直接决定了分析的精度和效率，而在有限元软件中有限元单元是通过有限元前处理软件对几何模型进行网格划分而得到的。有限网格的划分过程同时涉及到几何模型的拓扑分析、实体剖分、单元密度的选择等。同时因为不同单元类型的的刚度矩阵也不同，采用数值积分

【参考文献】：
期刊论文
[1]弧齿锥齿轮齿面接触应力分析[J]. 张金良,方宗德,曹雪梅,李盛鹏.  机械科学与技术. 2007(10)
[2]弧齿锥齿轮齿根弯曲应力分析[J]. 李盛鹏,方宗德,张金良,郭辉.  航空动力学报. 2007(05)
[3]螺旋锥齿轮动力学研究方法及进展[J]. 汪中厚,周晓玲.  中国机械工程. 2006(11)
[4]齿轮系统非线性动力学研究进展及展望[J]. 申永军,杨绍普,李伟.  石家庄铁道学院学报. 2005(04)
[5]曲线齿锥齿轮点啮合齿面主动控制加工技术[J]. 吴训成,陈志恒,胡宁.  机械工程学报. 2005(10)
[6]准双曲面齿轮点接触齿面啮合分析的理论公式[J]. 吴训成,胡宁,陈志恒.  机械工程学报. 2005(06)
[7]含间隙和时变啮合刚度的弧齿锥齿轮传动系统非线性振动特性研究[J]. 王三民,沈允文,董海军.  机械工程学报. 2003(02)
[8]高重合度弧齿锥齿轮的强度分析[J]. 邓效忠,方宗德,杨宏斌,魏冰阳.  航空动力学报. 2002(03)
[9]弧齿锥齿轮的高重合度设计[J]. 邓效忠,方宗德,张金良,任东锋.  中国机械工程. 2002(09)
[10]具有最佳加载接触性能的弧齿锥齿轮主动设计研究[J]. 王三民,沈允文.  机械科学与技术. 2001(05)



本文编号：3581534