含裂纹齿轮副啮合刚度与模态频率的研究

发布时间：2022-02-17 11:25

　　齿轮传动是一种广泛应用于航空航天与机械工程等领域的重要传动方式。由于加工制造缺陷或者运动传递误差等因素,使得裂纹成为齿轮传动的主要故障。裂纹的存在及其扩展,不仅影响齿轮副的啮合刚度,而且改变齿轮副的振动特性。本文拟借助ABAQUS平台,深入研究多裂纹的扩展特性及其对齿轮副啮合刚度、振动模态的影响。主要研究工作及成果如下:1)在深入研究轮齿裂纹扩展基础理论的基础上,基于ABAQUS软件建立了含多裂纹齿轮副有限元模型。基于理论接触应力与计算接触应力的比较,验证了分析模型的合理性。2)针对含不同裂纹工况的齿轮副模型,分析了含裂纹齿轮的最大主应力及裂纹顶端应力强度因子。以含多裂纹齿轮模型为对象,研究了齿根裂纹与分度圆裂纹深度比的变化规律。3)根据刚度的定义,提出了多种齿轮副时变啮合刚度计算方法。基于ABAQUS平台,建立了含多裂纹齿轮副有限元模型。4)基于含多裂纹齿轮副模型的裂纹扩展研究,创建了不同组含不同裂纹深度的多裂纹齿轮副模型。分析了齿轮副啮合刚度一个周期内的变化规律。讨论了裂纹形式对啮合刚度的影响。5)根据模态分析理论和含裂纹齿轮副有限元模型,研究了不同组裂纹模型及不同裂纹深度下齿轮副... 

【文章来源】：南昌航空大学江西省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究动态及分析
        1.2.1 轮齿裂纹扩展研究现状
        1.2.2 齿轮副啮合刚度研究现状
        1.2.3 齿轮副振动特性研究现状
    1.3 论文框架
第2章 轮齿裂纹扩展预测理论基础
    2.1 引言
    2.2 裂纹类型与应力强度因子
        2.2.1 裂纹类型
        2.2.2 应力强度因子
    2.3 轮齿裂纹疲劳扩展机理
        2.3.1 最大周向正应力理论
        2.3.2 能量释放率理论
    2.4 轮齿裂纹扩展预测模型
        2.4.1 扩展角度
        2.4.2 影响因素
        2.4.3 预测方程
    2.5 本章小结
第3章 齿轮副轮齿裂纹扩展研究
    3.1 引言
    3.2 齿轮副的有限元建模
        3.2.1 齿轮副几何模型
        3.2.2 齿轮副网格模型
        3.2.3 含多裂纹齿轮副模型
    3.3 轮齿裂纹扩展分析
        3.3.1 载荷施加方式
        3.3.2 载荷施加方式对比验证
        3.3.3 裂纹模式对扩展路径的影响
    3.4 应力强度因子分析
        3.4.1 最大主应力
        3.4.2 应力强度因子
    3.5 含多裂纹齿轮模型裂纹扩展寿命计算
    3.6 本章小结
第4章 裂纹对齿轮副时变啮合刚度的影响
    4.1 引言
    4.2 时变啮合刚度
        4.2.1 基于法向接触力的啮合刚度
        4.2.2 基于转角变形量的啮合刚度
        4.2.3 基于有限元法的啮合刚度
    4.3 基于ABAQUS的含裂纹齿轮建模策略
    4.4 分度圆裂纹对啮合刚度的影响
        4.4.1 同一深度分度圆裂纹对啮合刚度的影响
        4.4.2 不同深度分度圆裂纹对啮合刚度的影响
    4.5 齿根裂纹对啮合刚度的影响
        4.5.1 同一深度齿根裂纹对啮合刚度的影响
        4.5.2 不同深度齿根裂纹对啮合刚度的影响
        4.5.3 双齿根裂纹两对轮齿啮合时的啮合刚度
    4.6 组合型裂纹对啮合刚度的影响
    4.7 本章小结
第5章 裂纹对齿轮副模态频率的影响
    5.1 引言
    5.2 模态分析理论
    5.3 齿轮副模态频率分析
        5.3.1 计算模型描述
        5.3.2 分度圆裂纹对齿轮副模态频率的影响
        5.3.3 齿根裂纹对齿轮副模态频率的影响
        5.3.4 组合型裂纹对齿轮副模态频率的影响
    5.4 含多裂纹齿轮副振动模态之比较
        5.4.1 含多裂纹齿轮副模态频率之比较
        5.4.2 含多裂纹齿轮副模态振型之比较
    5.5 本章总结
第6章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
    6.3 论文创新点
参考文献
作者在研期间科研说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]齿根裂纹与轮齿啮合刚度关联规律研究[J]. 唐进元,王志伟,伊洪丽,陈思雨.  机械传动. 2014(02)
[2]时变啮合刚度算法修正与齿根裂纹动力学建模[J]. 万志国,訾艳阳,曹宏瑞,何正嘉,王帅.  机械工程学报. 2013(11)
[3]齿轮参数对三维裂纹应力强度因子影响的研究[J]. 董飞飞,邵忍平,王伟.  应用力学学报. 2012(06)
[4]圆柱齿轮齿根三维裂纹扩展分析及寿命预测[J]. 林腾蛟,钟声,沈亮.  重庆大学学报. 2012(11)
[5]裂纹对弧齿锥齿轮扭转啮合刚度影响分析[J]. 冯刚,李彦彬,高虹霓,陈战辉.  振动与冲击. 2012(08)
[6]42CrMo钢减速机齿轮裂纹原因分析[J]. 石伟,劳金越,张娜,边勇俊.  金属热处理. 2012(01)
[7]含裂纹故障齿轮系统的非线性动力学研究[J]. 马锐,陈予恕.  机械工程学报. 2011(21)
[8]裂纹方向对齿轮动力特性及动态应力影响的研究[J]. 马杰,邵忍平.  机械设计与制造. 2011(10)
[9]裂纹对齿轮轮齿结构振动的影响[J]. 邵忍平,黄欣娜,李宗斌.  机械强度. 2004(06)
[10]裂纹齿轮动力特性三维有限元模拟[J]. 邵忍平,郭万林,李春.  航空动力学报. 2004(02)

博士论文
[1]齿轮箱复合故障诊断方法研究[D]. 李蓉.湖南大学 2013

硕士论文
[1]齿轮故障的动力学建模与轮齿裂纹刚度计算方法研究[D]. 王西.重庆大学 2012



本文编号：3629347