齿轮稳态温度场及热变形研究
本文选题:齿轮 切入点:有限元 出处:《南华大学学报(自然科学版)》2016年04期 论文类型:期刊论文
【摘要】:根据摩擦学、传热学以及齿轮啮合原理等知识,确定了轮齿各表面的对流换热系数的计算方法,及啮合面摩擦热流密度的计算方法.利用APDL语言建立了单齿热力耦合分析的有限元参数化模型.引进了混合介质特性参数的比例因子及修正系数,使得有限元模型更加接近实际工况.得到了齿轮单齿稳态温度场及热变形的有限元分析结果.并通过数据处理得到了啮合面热变形量沿啮合线法线方向的变形曲面.研究结果表明:齿轮的稳态温度场存在明显的温度梯度,啮合面温度最高,最高温度出现在啮出端双齿啮合区中部.齿轮的热变形存在明显的变形梯度,齿顶变形量最大,齿根最小.热变形沿啮合线法线方向的变形量,在齿顶中部最大,在齿宽方向成上凸分布,且在齿顶位置上凸最明显;在量级上与齿廓修形的修形量处于同一量级,因此将对齿廓修形的效果产生很大影响.本文的研究可为考虑热变形的齿廓修形设计等提供理论依据.
[Abstract]:According to the knowledge of tribology, heat transfer and gear meshing principle, the calculation method of convection heat transfer coefficient on each surface of gear tooth is determined. The finite element parameterized model of single-tooth thermo-mechanical coupling analysis is established by using APDL language. The ratio factor and correction coefficient of the characteristic parameters of mixed medium are introduced. The results of finite element analysis of steady temperature field and thermal deformation of gear single tooth are obtained, and the deformation curve of meshing surface thermal deformation along the normal direction of meshing line is obtained by data processing. The results show that the steady temperature field of gears has obvious temperature gradient. The meshing surface temperature is the highest and the highest temperature occurs in the middle of the meshing region of the two teeth at the end of the mesh. The thermal deformation of the gear has obvious deformation gradient, the maximum deformation at the top of the tooth and the minimum of the tooth root, and the deformation of the hot deformation along the normal direction of the meshing line. It is the largest in the middle of the tooth top, and the convex distribution is in the direction of the width of the tooth, and the convex is the most obvious in the position of the top of the tooth, the order of magnitude is the same as the modification of the tooth profile. Therefore, the effect of tooth profile modification will be greatly affected. The research in this paper can provide a theoretical basis for the design of tooth profile modification considering thermal deformation.
【作者单位】: 南华大学机械工程学院;北京科技大学机械工程学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51275035) 湖南省科技厅基金资助项目(2013NK3092)
【分类号】:TH132.41
【参考文献】
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【共引文献】
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【二级参考文献】
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本文编号:1572907
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