大型船用二级人字齿轮传动有限元分析

发布时间：2017-06-23 11:17

  本文关键词：大型船用二级人字齿轮传动有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：船用齿轮传动系统是船舶动力装置的重要组成部分，随着船舶高速化、大型化与重载化的发展，对船用齿轮传动系统的承载能力与传动平稳性提出了更高的要求。因此，深入研究船用多级齿轮传动系统，对于优化系统参数、提高其安全性、可靠性有着重要的理论指导意义。 与普通齿轮副相比，船用人字齿轮系统的重合度高，尺寸大，力学特征复杂，研究难度大。如何建立该系统的合理模型，是研究该系统力学特征的关键所在。本文应用大型商用有限元软件ANSYS，对某一大型船用二级人字齿轮传动系统进行了静态与动态分析。具体研究内容如下： (1)介绍了船用二级人字齿轮系统的基本概况。分析了该系统的组成、工作原理，并计算了系统各齿轮的几何参数及额定工况。 (2)建立船用人字齿轮系统的3D模型。采用CAD软件Pro／E，实现船用人字齿轮3D实体的精确建模，并对模型进行标准装配。同时将已装配的齿轮模型导入ANSYS软件，进行网格划分。 (3)对船用人字齿轮传动进行静态接触分析。在ANSYS软件中，定义内圈与旋转轴上质量节点间为刚性区域，确定齿轮的旋转自由度，施加载荷并定义边界条件，，定义3D接触单元，进行有限元计算，分析系统的静态承载能力。 (4)对船用人字齿轮传动进行动态接触分析。在非线性动力学模块ANSYS／LS-DYNA中，定义齿轮内圈为刚性体，确保刚性体的质心与齿轮旋转轴相重合，在刚性体上施加载荷并定义边界条件。把相啮合齿面定义为面面接触对，进行动态接触求解，分析啮合过程应力的变化趋势。 研究结果表明：在额定载荷下，各人字齿轮的最大应力均未超过材料的许用应力。在整个传动过程中，人字型齿轮副接触压力与应力变化较小，传动平稳。在轮齿啮入与啮出时，齿顶与齿根处有较小的应力集中。本文合理解决了部分轮齿模型的力矩施加问题。
【关键词】：大型船用二级人字齿轮传动 3D模型 静态接触分析 动态接触分析
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U661
【目录】：

• 第1章 前言6-12
• 1.1 概述6-7
• 1.2 研究现状7-10
• 1.2.1 齿轮传动系统在国外的研究现状8
• 1.2.2 齿轮传动系统在国内的研究现状8-10
• 1.3 课题研究意义10
• 1.4 本文主要研究内容10-12
• 第2章 大型船用二级人字齿轮传动系统12-18
• 2.1 船用二级人字齿轮系统组成与工作原理12-13
• 2.2 齿轮系统参数13
• 2.3 齿轮啮合的接触位置13-14
• 2.4 重合度计算14-15
• 2.5 额定载荷15-16
• 2.6 齿轮强度计算理论16-17
• 2.7 本章小节17-18
• 第3章 建立齿轮模型18-30
• 3.1 引言18
• 3.2 齿轮实体模型18-25
• 3.2.1 CAD软件Pro／E简介18-19
• 3.2.2 在Pro／E中建立人字齿轮模型19-25
• 3.3 齿轮的有限元模型25-29
• 3.3.1 实体模型的导入26
• 3.3.2 单位制26
• 3.3.3 齿轮模型的网格划分26-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第4章 齿轮副的静态接触分析30-50
• 4.1 引言30-31
• 4.2 有限元理论31-36
• 4.2.1 力学基本方程31-32
• 4.2.2 弹性问题的能量表示32-33
• 4.2.3 应力计算33-34
• 4.2.4 接触分析34-36
• 4.3 有限元模型36-39
• 4.3.1 网格划分36-38
• 4.3.2 接触单元定义38-39
• 4.4 载荷与边界条件39-41
• 4.4.1 施加载荷39-40
• 4.4.2 定义边界条件40-41
• 4.5 求解41
• 4.6 计算结果分析41-49
• 4.6.1 高压端Ⅰ级齿轮副模型的计算结果41-45
• 4.6.2 高压端Ⅱ级齿轮副模型的计算结果45-48
• 4.6.3 静态接触分析结论48-49
• 4.7 本章小结49-50
• 第5章 齿轮副的动态接触分析50-57
• 5.1 引言50-51
• 5.2 动力学分析理论51
• 5.2.1 ANSYS／LS-DYNA模块简介51
• 5.3 有限元模型51
• 5.4 网格划分51-52
• 5.5 施加载荷与定义边界条件52-53
• 5.5.1 PART ID与刚体定义52-53
• 5.5.2 施加载荷53
• 5.5.3 定义边界条件53
• 5.6 定义接触53-54
• 5.7 求解54-55
• 5.8 计算结果分析55-56
• 5.9 本章小结56-57
• 第6章 结论与展望57-59
• 6.1 结论57
• 6.2 展望57-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 附录63

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3 李树常;;特殊人字齿轮的制造工艺[J];现代制造工程;1990年03期

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6 王世辰,吕亚丹,高春田;人字齿轮“对中”偏差的计算和控制[J];机械工程师;2002年08期

7 王逸群;人字齿轮注射模设计[J];模具工业;1997年03期

8 王成;方宗德;贾海涛;吉强;;修形人字齿轮传动误差计算与试验研究[J];中国机械工程;2009年20期

9 傅强;人字齿轮使用寿命与润滑油品的选择[J];润滑与密封;1987年04期

10 韩科进;大型人字齿轮的滚齿加工[J];机械工人.冷加工;2003年10期

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1 刘立州;李志农;范涛;;分数阶Fourier变换在齿轮故障诊断中的应用[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年

2 孙志宏;高志民;庄幼敏;;渐开线齿廓齿轮副引入约束数目的讨论[A];第十三届全国机构学学术研讨会论文集[C];2002年

3 明廷锋;姚晓山;陈双桥;张永祥;;齿轮裂纹故障声发射检测技术[A];第二十一届全国振动与噪声高技术及应用学术会议论文集[C];2008年

4 王为;任欢;;基于Pro/E的渐开线齿轮的参数化设计及运动仿真[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集（2）[C];2008年

5 周彦伟;杨伯原;邓效中;梁桂明;;利用“非零”变位改善螺旋锥齿轮的综合强度[A];第三届全国青年摩擦学学术会议论文集[C];1995年

6 程哲;胡茑庆;秦国军;;基于多模型的齿根疲劳裂纹齿轮寿命预测总体方案探讨[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年

7 韦富强;;线棒材厂粗中轧机联合减速机设计特点[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集（下）[C];2009年

8 卫国强;王德伦;;大模数齿轮可控电解珩磨的研究[A];第五届全国电加工学术年会论文集（电解加工篇）[C];1986年

9 刘云泽;刘海清;薛青;岳仲春;;军用汽车齿轮传动变速器优化设计建模与分析[A];第五届全国仿真器学术会论文集[C];2004年

10 施国强;刘建丽;;计算机辅助渐开线圆柱齿轮测绘[A];2007年度中国航空学会计量技术专业委员会计量与质量专题学术交流会论文集[C];2007年

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1 ;汽车无级变速器（CVT）[N];当代汽车报;2005年

2 黄曦;大型开式齿轮常见磨损损伤及润滑处理[N];中国建材报;2008年

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1 章易程;齿轮乏油传动的摩擦学研究[D];中南大学;2011年

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