装载机差速器齿轮的非线性接触与疲劳寿命分析

发布时间：2022-10-24 19:27

　　装载机驱动桥差速器齿轮的寿命预测对驱动桥的结构设计具有重要意义,但因装载机结构和受力情况复杂,预测结果与实际寿命的差距都很大。论文以ZL50轮式装载机差速器齿轮为研究对象,应用概率统计法、非线性接触有限元理论与疲劳分析理论,深入、系统地研究了差速器齿轮非线性接触有限元计算和疲劳分析与寿命预测的方法,分析了载荷谱、齿轮实体模型和材料力学特性参数的不确定性对疲劳寿命预测的影响。 通过分析轮式装载机的实际工况,依据发动机与液力变矩器共同作用的匹配特性曲线,确定了装载机最大工作载荷。在此基础上,以装载机载荷的正态分布函数为依据,运用“3σ”法则和概率统计法,并根据程序载荷谱的分级原则,编制了装载机差速器齿轮的程序转矩载荷谱。 依据差速器齿轮的齿廓曲线与齿根过渡曲线方程,利用Pro/E参数化建模功能创建了精确的差速器齿轮三维实体模型,为其有限元分析与疲劳寿命分析打下了基础。 采用非线性接触有限元法对差速器齿轮进行齿轮接触全过程的数值模拟,探讨了单元类型与网格质量、约束方式和接触实常数的设置对非线性计算的收敛性和结果精度的影响,并建立了疲劳寿命分析相应的应力谱。 ... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的目的及意义
    1.2 相关理论、方法的研究现状
        1.2.1 齿轮实体模型建立
        1.2.2 齿轮的接触分析
        1.2.3 疲劳寿命分析
    1.3 课题研究的主要内容
第二章 装载机差速器齿轮转矩载荷谱的确定
    2.1 差速器齿轮最大转矩的确定
        2.1.1 按从发动机通过变矩器传来的最大静转矩计算
        2.1.2 按附着条件的最大静转矩计算
    2.2 差速器齿轮转矩载荷谱的确定
        2.2.1 确定装载机载荷分布规律
        2.2.2 编制差速器齿轮转矩载荷谱
    2.3 小结
第三章 差速器齿轮的精确实体模型建立
    3.1 基于Pro/E 的差速器齿轮参数化建模
        3.1.1 确定差速器齿轮的参数
        3.1.2 创建轮齿的渐开线齿廓
        3.1.3 创建齿根过渡曲线
    3.2 差速器齿轮的装配
    3.3 小结
第四章 差速器齿轮的非线性接触分析
    4.1 有限单元法与ANSYS 软件
        4.1.1 有限单元法的要点
        4.1.2 ANSYS 的分析过程
    4.2 非线性接触分析
        4.2.1 接触界面条件
        4.2.2 接触界面的定解条件和校核条件
    4.3 差速器齿轮非线性接触有限元计算
        4.3.1 接触分析的步骤
        4.3.2 生成有限元模型
            4.3.2.1 单元类型的影响
            4.3.2.2 网格质量的影响
        4.3.3 定义接触对
        4.3.4 接触参数和求解选项的确定
            4.3.4.1 接触实常数设置
            4.3.4.2 求解选项设置
        4.3.5 加载并求解
        4.3.6 查看结果
            4.3.6.1 非线性接触分析结果
            4.3.6.2 仿真分析与理论分析结果对比
    4.4 齿轮应力谱的转换
    4.5 小结
第五章 差速器齿轮的疲劳寿命分析
    5.1 基于实际应力的疲劳寿命分析方法
    5.2 影响疲劳寿命的主要因素
        5.2.1 应力集中的影响
        5.2.2 尺寸效应的影响
        5.2.3 表面状态的影响
    5.3 零件S-N 曲线方程的建立
    5.4 Miner 累积损伤理论的修正
    5.5 差速器半轴齿轮的疲劳寿命计算
    5.6 载荷谱对零件疲劳寿命的影响
        5.6.1 程序载荷谱分级的影响
        5.6.2 正态分布中载荷概率误差的影响
    5.7 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间取得研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]渐开线齿轮的接触分析[J]. 李杰,孙青军,王乐勤.  工程设计学报. 2009(01)
[2]随机载荷条件下齿轮弯曲疲劳强度[J]. 许洪斌,祖世华.  重庆工学院学报(自然科学版). 2007(11)
[3]弧齿锥齿轮的齿面主动设计[J]. 曹雪梅,方宗德,张金良,邓效忠.  机械工程学报. 2007(08)
[4]国内外装载机可靠性与使用寿命分析[J]. 田志成,王东升,陈英杰.  建筑机械. 2005(11)
[5]基于ANSYS的直齿圆锥齿轮建模及动态接触有限元分析[J]. 吴忠鸣,王新云,夏巨谌,胡国安.  机械传动. 2005(05)
[6]装载机传动系统齿轮的强度计算[J]. 许光奇.  建筑机械. 2005(04)
[7]某型主战坦克扭力轴的疲劳断裂分析与寿命计算[J]. 李永东,张丙喜,贾斌.  机械强度. 2004(04)
[8]高速重载齿轮的有限元分析[J]. 王立华,李润方,林腾蛟,李绍彬.  中国机械工程. 2003(20)
[9]齿轮接触有限元分析[J]. 杨生华.  计算力学学报. 2003(02)
[10]斜齿圆柱齿轮传动系统的耦合振动分析[J]. 王立华,李润方,林腾蛟,杨成云.  机械设计与研究. 2002(05)

博士论文
[1]高速齿轮传动轮齿的温度模拟及过程参数的敏感性分析[D]. 龙慧.重庆大学 2001

硕士论文
[1]基于Pro/E的圆柱齿轮减速器参数化CAD系统的研究与开发[D]. 麻连荣.同济大学 2007
[2]基于UG的章动齿轮减速器建模和仿真研究[D]. 王晓勇.昆明理工大学 2006
[3]圆柱齿轮减速器的快速设计技术[D]. 刘昆民.太原理工大学 2006



本文编号：3697083