航空发动机高速齿轮接触有限元分析

发布时间：2017-05-19 20:25

  本文关键词：航空发动机高速齿轮接触有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文以航空发动机附件高速直齿圆柱齿轮为研究对象,用有限元分析软件ANSYS对齿轮副进行了静态和动态接触分析,考虑了摩擦对轮齿啮合的影响,并对齿轮副进行了模态分析,为系统的动态特性研究打下坚实的基础。 利用二次开发工具UG/Open实现了渐开线齿轮的参数化设计。用Grip编写齿轮参数化设计程序,用MenuScript创建用户菜单,用UIStyler创建人机交互界面,用Visual C++调用API函数建立应用程序框架。在对话框中输入齿轮基本参数后,系统自动生成符合用户要求的齿轮模型,有效提高了设计效率。 利用UG与ANSYS间良好的数据交换接口,将啮合模型导入ANSYS后划分网格生成有限元模型。运用完全牛顿-拉普森迭代算法对考虑摩擦的一对齿轮进行了接触应力的静力学求解,并将求得的结果与用赫兹接触理论计算得到的结果进行了对比分析,表明用有限元法求得的结果更精确。 利用多体动力学分析的方法,通过定义刚性体和旋转单元,用完全法对齿轮进行了动态接触分析。对比分析了齿轮在不同转速下最大接触应力的变化趋势,结果表明齿轮在转动过程中,在轮齿进入啮合和退出啮合时产生啮合冲击,啮合冲击对系统的影响随着转速的提高而增大,而且啮入冲击比啮出冲击对系统的影响更大。 利用Block Lanczos法对齿轮副进行了模态分析,提取了系统的低价固有频率和主振型,较好的研究了系统的固有特性。为了避免齿轮传动系统发生共振,激振力的频率应与系统的固有频率错开。
【关键词】：齿轮 参数化设计 有限元法 接触分析 模态分析
【学位授予单位】：沈阳航空工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：V230
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题的研究背景及意义12
• 1.2 接触问题有限元法的发展和研究现状12-14
• 1.3 齿轮接触应力研究现状14-16
• 1.4 齿轮固有特性研究现状16-17
• 1.5 论文主要研究内容17-18
• 1.6 本章小结18-19
• 第2章 齿轮参数化建模19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 UG 二次开发工具介绍19-22
• 2.2.1 UG/Open Grip20
• 2.2.2 UG/Open API20-21
• 2.2.3 UG/Open MenuScript21
• 2.2.4 UG/Open UIStyler21-22
• 2.3 齿轮参数化建模过程22-26
• 2.3.1 用UG/Open Grip 编写齿轮参数化设计程序22-24
• 2.3.2 用UG/Open MenuScript 创建用户菜单24-25
• 2.3.3 用UG/Open UIStyler 创建人机交互界面25-26
• 2.3.4 用Visual C++建立应用程序框架26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 齿轮副静态接触分析27-42
• 3.1 引言27
• 3.2 赫兹接触理论27-29
• 3.3 接触有限元分析29-36
• 3.3.1 接触类型和接触方式29-32
• 3.3.2 接触分析算法32-33
• 3.3.3 网格划分的原则和方法33-36
• 3.4 齿轮静态接触分析36-41
• 3.4.1 建立有限元模型36-37
• 3.4.2 创建接触对37-38
• 3.4.3 施加边界条件与载荷38-39
• 3.4.4 求解及后处理39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 齿轮副动态接触分析42-55
• 4.1 引言42
• 4.2 多体动力学仿真42-44
• 4.3 瞬态动力学分析的方法44-45
• 4.4 齿轮动态接触分析45-50
• 4.4.1 建立有限元模型45
• 4.4.2 创建接触对45-46
• 4.4.3 定义刚性体和旋转单元46-47
• 4.4.4 施加边界条件与载荷47
• 4.4.5 求解及后处理47-50
• 4.5 转速对接触应力的影响50-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第5章 齿轮模态分析55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 模态分析的理论基础55-56
• 5.3 有限元法模态分析简介56-57
• 5.3.1 模态提取方法56
• 5.3.2 模态分析步骤56-57
• 5.4 模态分析57-62
• 5.4.1 建立有限元模型57
• 5.4.2 模拟实体-实体装配57-58
• 5.4.3 加载及求解58-59
• 5.4.4 结果分析59-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文69

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李浩;大载荷下电磁轨道炮身管的结构参数分析[D];南京理工大学;2011年

2 林来福;2BFQ-6型油菜精量联合直播机变量播种机构设计研究[D];华中农业大学;2011年

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本文编号：379784