船舶斜齿轮动力学分析及齿廓修形
本文选题:齿侧间隙 + 负载扭矩 ; 参考:《浙江工业大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着工业化的持续发展,齿轮传动系统由于传动比恒定、使用寿命长、传递功率大等特点被广泛应用于各行各业。齿轮传动整个过程非常复杂,载荷的波动以及齿轮侧隙都会加剧齿轮的振动和噪声。因此,人们对传动性能的要求也越来越高,研究齿轮传动系统的动态特性,对提高齿轮的承载能力、减振降噪、减少疲劳损伤有着重要的意义。本文的研究对象是船舶的大型齿轮传动系统。通过静力学和动力学分析方法,考虑齿侧间隙对系统激励的影响,研究了不同的齿廓修形,通过修形改善了齿轮啮合过程中的时变负载扭矩和接触应力。本文主要工作内容如下:1.对斜齿轮参数化建模,并在ANSYS Workbench中建立了齿轮副的有限元接触模型,分析了齿轮在啮合过程中不同啮入啮出位置的静态接触变形、接触应力和接触压力等特征。2.通过仿真实验,确定了齿轮副接触表面的刚度系数、阻尼系数和碰撞指数等参数。利用ADAMS建立齿轮传动系统刚柔耦合模型,并考虑齿侧间隙的影响,得到了齿轮副的动态啮合力和时变负载扭矩。3.在ANSYS Workbench中对齿轮箱传动系统有限元模型进行模态分析,得到了系统所关心的固有频率。应用AWE瞬态动力学模块,将时变负载扭矩作为动态激励,得到了齿轮副随时间变化的接触应力曲线和接触压力曲线,从而分析整个啮合过程中载荷突变的变化规律。4.通过确定齿廓修形参数,提出了长修形和短修形两种方案。对修形后的齿轮副啮合传动进行了静力学和动力学接触性能的分析比较,发现:齿廓修形有效改善了齿面等效应力分布情况,减小了负载扭矩和接触应力的变化幅值。
[Abstract]:With the continuous development of industrialization, gear transmission system has been widely used in various industries because of its constant transmission ratio, long service life and large transmission power.The whole process of gear transmission is very complicated, the fluctuation of load and gear clearance will aggravate the vibration and noise of gear.Therefore, the requirement of transmission performance is becoming higher and higher. It is of great significance to study the dynamic characteristics of gear transmission system to improve the bearing capacity of gear, reduce vibration and noise, and reduce fatigue damage.The research object of this paper is the ship's large gear transmission system.Through statics and dynamics analysis, considering the influence of tooth side clearance on system excitation, different tooth profile modification is studied, and the time-varying load torque and contact stress in gear meshing process are improved by modifying gear profile.The main work of this paper is as follows: 1.The parametric model of helical gear is established, and the finite element contact model of gear pair is established in ANSYS Workbench. The static contact deformation, contact stress and contact pressure of gear in different position of meshing are analyzed.The stiffness coefficient, damping coefficient and impact index of the contact surface of the gear pair are determined by simulation experiments.The rigid-flexible coupling model of gear transmission system is established by using ADAMS, and considering the influence of tooth side clearance, the dynamic meshing force and time-varying load torque of gear pair are obtained.The modal analysis of the finite element model of the gearbox transmission system is carried out in ANSYS Workbench, and the natural frequencies concerned by the system are obtained.By using the transient dynamic module of AWE, the contact stress curve and contact pressure curve of gear pair varying with time are obtained by using time-varying load torque as dynamic excitation, and the variation law of load mutation during the whole meshing process is analyzed.Through the determination of tooth profile modification parameters, two schemes of long profile modification and short profile modification are proposed.The static and dynamic contact properties of the modified gear pair meshing transmission are analyzed and compared. It is found that the profile modification can effectively improve the distribution of equivalent stress on the tooth surface and reduce the variation amplitude of load torque and contact stress.
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U664
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,本文编号:1758639
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