重载齿轮性能分析及结构优化技术研究
本文选题:减速器 + 全齿面 ; 参考:《西南交通大学》2013年硕士论文
【摘要】:重载齿轮在大型工程机械中得到广泛应用。为满足大型工程的重载需求,减速器的齿轮需要在保持原有渐开线齿轮传动平稳、振动小等优点的同时,进一步提高其承载能力,减小在复杂工况中承受的冲击。这需要在了解齿轮重载传动性能的基础上,对轮齿进行优化设计。目前,诸多学者的研究偏向于齿轮的瞬态冲击或稳态的接触,这对于了解全齿面的动态接触性能是不全面的。 本文以轮边减速器的齿轮为研究对象,以提高齿轮承载能力和齿轮传动运动平稳性为目的,在已进行的课题组动力学分析基础上,进一步深入研究重载齿轮副接触分析技术和基于接触的热固耦合分析技术,对太阳轮进行了齿向和齿廓的修形,并验证了修形方法的可行性。因此,本文的主要工作归纳如下: 1、建立了圆柱齿轮接触的数学模型和物理模型。主要是应用齿轮空间啮合的数学理论,建立直角坐标系下的齿轮接触模型;将经典接触力学中圆柱面接触的基础理论扩展到齿轮接触分析中。 2、在有限元分析软件ABAQUS的支持下,研究研究重载齿轮对的接触分析技术和基于接触的热固耦合分析技术。包括:离散齿轮实体模型:然后,对离散后的实体模型按照有限元的思路不断判断接触的状态;最后,在求解接触状态平衡方程的同时,应用接触力学的方法,求解接触应力和位移。而基于接触的热固耦合分析,在前述计算的同时,还要不断的求解温度场。另外,本文在保证边界和载荷不变的前提下,采用加密网格多次计算的方式,来验证有限元计算的准确性。 3、提取了有限元计算结果的变形量、全齿面接触线应力曲线图,以了解全齿面在整个接触过程中的应力分布情况,确定修形的主要区域。并以单双齿交替啮合时的最大变形量为主要参数,确定最大修形量。 4、总结已有的修形方案,结合有限元计算的结果,对太阳轮进行齿向和齿廓修形。最后给出了一组针对重载工况的修形参数,创建了修形后的太阳轮实体模型。 本文应用有限元的方法进行了全齿面的接触分析和基于接触的热固耦合分析:依据AGMA标准确定了用于反映全齿面接触应力情况的五条接触线;以性能分析为基础指导了重载齿轮的修形,并给出了针对该模型使用的一组修形参数。
[Abstract]:Heavy-duty gears are widely used in large-scale construction machinery.In order to meet the heavy load demand of large engineering, the gear of reducer needs to keep the original involute gear transmission stable and small vibration, and at the same time, further improve its bearing capacity and reduce the impact in complex working conditions.It is necessary to optimize the design of gear teeth on the basis of understanding the performance of heavy load gear transmission.At present, many scholars tend to study the transient impact or steady contact of gear, which is not comprehensive to understand the dynamic contact performance of the whole tooth surface.In this paper, the gear of the wheel side reducer is taken as the research object, in order to improve the bearing capacity of the gear and the smoothness of the gear drive, and on the basis of the dynamic analysis carried out by the research group,The contact analysis technology of heavy-duty gear pair and the thermo-solid coupling analysis technology based on contact are further studied. The tooth profile and tooth profile of the sun wheel are modified, and the feasibility of the modification method is verified.Therefore, the main work of this paper is summarized as follows:1. Mathematical and physical models of cylindrical gear contact are established.Based on the mathematical theory of gear space meshing, the gear contact model in rectangular coordinate system is established, and the basic theory of cylindrical contact in classical contact mechanics is extended to gear contact analysis.2. With the support of finite element analysis software ABAQUS, the contact analysis technology of heavy-duty gear pair and the thermal-solid coupling analysis technology based on contact are studied.It includes: discrete gear solid model: then, the discrete solid model is used to judge the contact state in accordance with the finite element method; finally, the contact mechanics method is applied to solve the contact state equilibrium equation, at the same time, the contact mechanics method is used to solve the contact state equilibrium equation.The contact stress and displacement are solved.And the thermal-solid coupling analysis based on contact, in addition to the above calculation, it is necessary to continue to solve the temperature field.In addition, on the premise of keeping the boundary and load unchanged, the accuracy of the finite element calculation is verified by using the method of multiple calculations of the encrypted mesh.3. The deformation of the finite element method and the stress curve of the contact line of the whole tooth surface are extracted to understand the stress distribution of the whole tooth surface during the whole contact process and to determine the main area of the modification.Taking the maximum deformation of single and double teeth alternately meshing as the main parameter, the maximum modification quantity is determined.4. The existing modification schemes are summarized, and the tooth profile and tooth profile of the solar wheel are modified by the finite element method.Finally, a set of modification parameters for heavy load condition is given, and the solid model of the modified sun wheel is established.In this paper, the contact analysis of the whole tooth surface and the thermal-solid coupling analysis based on contact are carried out by using the finite element method. According to the AGMA standard, five contact lines are determined to reflect the contact stress of the whole tooth surface.Based on the performance analysis, the modification of heavy-duty gear is guided, and a set of modification parameters for the model are given.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TH132.41
【参考文献】
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,本文编号:1737156
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