发动机前端齿轮应力及寿命分析
本文选题：齿轮强度 切入点：有限元分析 出处：《东华大学》2011年硕士论文
【摘要】：齿轮传动是机械传动系统中应用最广泛的传动机构,它具有功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等特点。随着近代科学技术与工业生产的迅速发展,齿轮传动逐渐向高速、重载、低噪声、高可靠性的方向发展,这也对齿轮传动装置的承载能力提出了更高的要求,所以现代齿轮设计中对齿轮传动系统的静、动态特性提出了更高的要求。运用传统分析方法无法形象地得到齿轮传动中齿轮的应力分布状况,而采用有限元分析法可以直观、形象地对齿轮传动过程中的各种工况进行模拟和分析,为齿轮的设计提供有力的支持。 本文基于CAD/CAE软件,对发动机前端齿轮做了以下几方面工作： 1.建立三维渐开线齿轮 借助基于SolidWorks2008的集成第三方插件GearTrax2008,建立标准的渐开线齿轮。在SolidWorks2008中,通过绘制渐开线的方法创建渐开线齿轮十分复杂；而在GearTrax2008中只需输入指定的参数,软件便会自动生成符合条件的渐开线齿轮。将生成的渐开线齿轮在SolidWorks中进行无干涉装配。 2.齿轮弯曲和接触应力的有限元应力计算 将三维渐开线齿轮模型导入有限元分析软件ABAQUS中,对模型及其边界条件进行适当的简化,在主动齿轮中心点上加载转速,在从动齿轮上加载阻力扭矩,从而模拟出齿轮的转动啮合过程,求出啮合过程中齿轮的接触和弯曲应力变化,并与国标方法计算出的接触与弯曲应力进行比较分析。 3.发动机前端齿轮的疲劳寿命分析 利用有限元分析的应力结果,在MSC.Fatigue中对齿轮的疲劳寿命进行分析,得到齿轮的寿命分析结果,找出失效区域并分析相关因素对疲劳的影响。 通过以上3方面工作,为齿轮的设计与分析提供了一套有效的方法；相比传统的计算和实验方法,可以有效的缩短开发周期、降低试验费用。
[Abstract]:Gear transmission is the most widely used transmission mechanism in mechanical transmission system. It has the characteristics of large power range, high transmission efficiency, accurate transmission ratio, long service life, safety and reliability.With the rapid development of modern science and technology and industrial production, gear transmission gradually develops to the direction of high speed, heavy load, low noise and high reliability.Therefore, modern gear design requires higher static and dynamic characteristics of gear transmission system.The stress distribution of gears in gear transmission can not be obtained vividly by the traditional analysis method, but the finite element analysis method can be used to simulate and analyze the various working conditions in the process of gear transmission intuitively and vividly.Provide strong support for gear design.Based on CAD/CAE software, this paper does the following work on engine front-end gear:1.Establishment of 3D Involute GearThe standard involute gear is established with the help of SolidWorks2008 integrated third party plug-in GearTrax 2008.In SolidWorks2008, it is very complicated to create involute gear by drawing involute, but in GearTrax2008, the involute gear can be generated automatically by input of specified parameters.The involute gear is assembled in SolidWorks without interference.2.Finite element stress calculation of bending and contact stress of GearThe 3D involute gear model is introduced into the finite element analysis software ABAQUS, and the model and its boundary conditions are properly simplified. The rotational speed is loaded at the center point of the drive gear, and the torque is loaded on the driven gear.Thus, the rotational meshing process of gears is simulated, and the change of contact and bending stresses of gears during meshing is obtained, and the contact and bending stresses calculated by the national standard method are compared and analyzed.3.Fatigue Life Analysis of engine Front end GearThe fatigue life of gear is analyzed in MSC.Fatigue by using the stress result of finite element analysis. The result of life analysis of gear is obtained, and the failure zone is found out and the influence of relevant factors on fatigue is analyzed.Through the above three aspects of work, it provides a set of effective methods for gear design and analysis, compared with the traditional calculation and experimental methods, it can effectively shorten the development period and reduce the test cost.
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH132.41
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，本文编号：1720499
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