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直齿圆柱齿轮齿根应力计算与动态测试

发布时间:2018-05-19 17:01

  本文选题:齿轮传动 + 齿根应力 ; 参考:《湖南大学》2012年硕士论文


【摘要】:齿轮弯曲强度分析是齿轮高转速、高强度、长寿命、低噪声和高可靠性等研究的基础。因此,齿轮静动态啮合特性的研究对提高齿轮承载能力和动力学性能具有一定的理论价值。本文主要研究的内容如下: (1)轮齿几何建模。根据齿轮啮合原理和展成加工法推导出较精确齿形曲线。通过MATLAB进行齿形离散,利用APDL将纯文本形式的齿廓曲线数据导入ANSYS,实现齿轮参数化有限元建模。 (2)齿根应力计算。根据Hertz接触理论和齿轮啮合原理,把齿面载荷等效为线均布荷载和Hertz面均布荷载进行静力等效分析和不同点啮合的静态接触分析,得出齿根弯曲应力的变化规律。基于ANSYS/LS-DYNA进行动态接触分析,计算啮合过程中齿轮动态接触力、动态接触应力和齿根弯曲应力,结果表明,齿轮在啮入瞬间会有强烈的冲击,接触力和齿根弯曲应力急剧波动,齿轮动态接触力与转速成正比。 (3)齿根动应力测试。基于齿轮综合性能测试试验台和LabVIEW集成系统,运用无线数据采集技术实时采集试验数据,得到转速、转矩及齿根动态应变等重要数据。研究表明,试验所测得的结果与理论齿轮啮合的齿根弯曲应变的变化趋势大致相似;在低载情况下,啮入和啮出冲击起主导作用。 综合仿真与试验结果表明,试验测得齿根弯曲应力的数值与静力等效分析、静态接触分析、经典解析解大致相同;动态接触分析的齿根应力的变化趋势与试验结果也大致相同。上述研究表明,试验和仿真分析的方法和结果是准确的,具有科学、实用的特点,为齿轮弯曲强度进一步的研究提供一些参考价值和一定的指导意义。
[Abstract]:The analysis of gear bending strength is the basis of high speed, high strength, long life, low noise and high reliability. Therefore, the study of the static and dynamic meshing characteristics of gears has certain theoretical value for improving the bearing capacity and dynamic performance of gears. The main contents of this paper are as follows: 1) geometric modeling of gear teeth. According to gear meshing principle and generating method, a more accurate tooth profile curve is derived. The tooth profile is discretized by MATLAB, and the pure text data of tooth profile curve is introduced into ANSYS by APDL, and the parametric finite element modeling of gear is realized. 2) calculation of root stress. According to Hertz contact theory and gear meshing principle, the tooth surface load is equivalent to linear uniform load and Hertz plane uniform load. Static equivalent analysis and static contact analysis of different point meshing are carried out, and the variation law of tooth root bending stress is obtained. The dynamic contact force, dynamic contact stress and tooth root bending stress of gear during meshing are calculated based on dynamic contact analysis based on ANSYS/LS-DYNA. The results show that the gear will have a strong impact at the moment of tooth engagement, and the contact force and tooth root bending stress will fluctuate sharply. The dynamic contact force of the gear is proportional to the speed of the gear. Dynamic stress test of tooth root. Based on the gear comprehensive performance test bench and the LabVIEW integrated system, the wireless data acquisition technology is used to collect the test data in real time, and the important data such as rotational speed, torque and dynamic strain of tooth root are obtained. It is shown that the experimental results are approximately similar to that of the bending strain of the tooth root of the theoretical gear meshing, and that in the case of low load, the Erosion-in and the Erosion-out impact play a leading role. Comprehensive simulation and experimental results show that the numerical and static equivalent analysis, static contact analysis, classical analytical solution of tooth root bending stress measured by the experiment are approximately the same, and the change trend of tooth root stress in dynamic contact analysis is similar to the experimental results. The above research shows that the methods and results of test and simulation analysis are accurate, scientific and practical, and provide some reference value and certain guiding significance for further study of gear bending strength.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH132.41

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本文编号:1910922

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