计及粗糙度影响的齿轮接触强度研究

发布时间：2017-07-08 09:04

  本文关键词：计及粗糙度影响的齿轮接触强度研究

  更多相关文章： 微凸体 分形理论 M-B修正模型 齿轮接触模型

【摘要】：齿轮是重要的机械零部件之一,其正常工作对机械系统的性能和可靠性有着重要影响,现代工业的发展对齿轮的应用也提出了更高的要求,必须进行精确的接触强度计算以保证其接触应力在安全许用值之内,因此一种精确的齿轮承载能力计算方法显得尤为关键。本文基于分形理论将一对啮合齿轮的接触视为多个曲率、大小各异的微凸体之间的接触,综合考虑发生接触的微凸体的弹塑性变形情况,建立不同粗糙度齿轮接触的分形接触模型。接触模型在宏观角度上,将齿轮简化为两圆柱体之间的接触,根据Hertz弹性接触理论相关结论,得到两齿轮在特定条件下的接触区域,微观角度上,将两齿面接触区域视为粗糙曲面间的接触,基于分形理论分析粗糙曲面接触时多个微凸体的变形情形,使模型符合齿轮实际接触情形。1)介绍了分形理论的定义、特性、分形参数计算方法及其理论发展历程。分析了在表征粗糙表面方面上,分形参数相对于统计学参数的优势,并对磨齿加工的齿轮分形特性进行研究,建立磨齿加工的齿面粗糙度Ra与分形维数D值的函数关系。2)基于分形理论通过构建系数对M-B模型进行修正,得到考虑两粗糙面分形特性的接触模型,并对模型的三个主要参数的影响规律进行分析以及与实验数据对比,验证了修正模型的合理性。分析结果表明模型模拟仿真与实际接触情形更加吻合,能为摩擦磨损预测、磨粒分析以及不同粗糙度表面接触分析提供准确分析模型。3)通过构建齿轮接触系数得到计及粗糙度影响的齿轮分形接触模型,然后对模型进一步分析,探讨最优分形维数值的变化规律、齿轮接触时弹、塑性变形情况以及对不同齿面硬度的齿轮啮合进行对比分析,得出了一些具有良好工程实用价值的规律。4)将同一组齿轮分别使用Hertz接触理论计算方法、有限元分析法、齿轮分形接触模型进行接触强度分析,并与实验数据进行误差分析,验证了模型的准确性。说明其能够得到精确的齿轮接触强度分析结果,可以很好的模拟仿真齿轮实际接触情形。
【关键词】：微凸体 分形理论 M-B修正模型 齿轮接触模型
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题的来源及研究意义10-12
• 1.1.1 课题的来源10
• 1.1.2 课题的研究意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 分形理论研究现状12-13
• 1.2.2 接触模型国内外研究现状13-14
• 1.2.3 齿轮接触强度研究国内外研究现状14-16
• 1.3 主要研究内容16-18
• 第二章 粗糙表面的分形表达18-30
• 2.1 分形几何的概念19-20
• 2.2 基于分形理论的粗糙表面模拟20-22
• 2.3 分形参数的定义及其计算方法22-24
• 2.3.1 分形维数的定义22-23
• 2.3.2 分形维数的计算方法23-24
• 2.4 磨齿齿面的分形特征24-28
• 2.4.1 实验仪器以及分析软件介绍24-26
• 2.4.2 磨齿齿面测量方法以及分形参数的测定26-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 考虑粗糙度影响的分形接触修正模型30-44
• 3.1 M-B原始模型30-32
• 3.2 考虑粗糙度影响的分形接触修正模型32-36
• 3.2.1 接触系数的建立33-34
• 3.2.2 修正模型的建立34-36
• 3.3 考虑粗糙度影响的分形接触修正模型仿真分析36-41
• 3.4 本章小结41-44
• 第四章 考虑粗糙度影响的齿轮分形接触模型44-58
• 4.1 齿轮接触系数的构造44-49
• 4.1.1 齿轮接触系数建立过程46-47
• 4.1.2 齿轮接触系数验证47-49
• 4.2 考虑粗糙度影响的齿轮分形接触模型建立49-52
• 4.3 考虑粗糙度影响的齿轮分形接触模型探讨分析52-57
• 4.3.1 粗糙齿面对接触强度的影响规律分析52-55
• 4.3.2 齿面硬度对接触强度影响规律分析55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 仿真分析58-64
• 5.1 齿轮接触模型对比分析58-61
• 5.1.1 HERTZ理论计算齿轮接触强度58-59
• 5.1.2 有限元软件ANSYS分析齿轮接触强度59-60
• 5.1.3 齿轮分形接触模型计算接触强度60-61
• 5.2 仿真分析61-62
• 5.3 本章小结62-64
• 第六章 全文总结与展望64-66
• 6.1 本文主要工作和结论64-65
• 6.2 对论文工作的展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 附录A：攻读学位期间发表的研究成果71

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本文编号：533821