兆瓦级风机增速器轮齿修形及载荷研究

发布时间：2018-07-06 07:56

  本文选题：斜齿轮 + 有限元法　； 参考：《沈阳工业大学》2011年硕士论文

【摘要】：齿轮在现代工业中得到了广泛的应用,特别是近年来在风力发电设备中的应用,对其性能要求更高,轮齿修形技术对提高齿轮传动性能具有重要意义。本文以兆瓦级风电增速箱中的输出端大小齿轮为研究对象,基于渐开线齿轮啮合原理和振动冲击理论,从理论上分析了齿轮啮合载荷,完成了齿向、齿廓的修形设计,应用有限元软件对齿轮啮合运动进行了动态接触仿真,分析了啮合载荷分配与分布情况,比较了修形前后的压力分布和接触应力。 本文首先根据加工刀具齿廓方程推导了组成轮齿齿廓的各段曲线方程,以此为基础应用NX软件建立了精确的大小斜齿轮三维模型,并完成了齿轮副的装配,然后把分析模型导入到有限元软件中,并进行了网格划分。 其次,结合斜齿轮啮合变形协调条件和力平衡条件,建立了节点力和啮合变形的线性方程,并从理论上分析了斜齿轮的齿向载荷分布和齿间载荷分配。应用有限元软件动态模拟了齿轮啮合过程,得出了齿面接触应力分布云图,同时探讨了对接触分析有重要影响的刚度系数和摩擦系数的选取问题。 然后,分析比较了三种齿向修形方法,提出了螺旋角修形的齿向修形方案,并通过对带轴齿轮的动态接触分析,确定了螺旋角修形量。同时根据齿廓修形理论,确定了齿廓曲线的最大修形长度、修形高度和修形曲线,完成了齿廓的修形设计。 最后,应用有限元分析软件,分析了修形前后小齿轮在一个啮合周期内所受最大压力和最大接触应力。从分析结果得出,轮齿修形技术能有效改善齿面接触压力分布,减少应力集中,提高轮齿接触强度,降低轮齿间干涉和冲击,从而证明本文提出的修形方案是可行的。
[Abstract]:Gear has been widely used in modern industry, especially in wind power generation equipment in recent years, its performance requirements are higher, gear profile modification technology is of great significance to improve gear transmission performance. Based on the meshing principle of involute gear and vibration shock theory, the meshing load of gear is analyzed theoretically in this paper, and the tooth orientation and tooth profile modification design are completed, taking the output size gear in the megawatt wind power growth box as the research object, and based on the meshing principle and vibration shock theory of involute gear, the gear meshing load is analyzed theoretically. The dynamic contact simulation of gear meshing motion is carried out by using finite element software. The distribution and distribution of meshing load are analyzed, and the pressure distribution and contact stress before and after modification are compared. In this paper, according to the tooth profile equation of machining tool, the curve equation of each segment of the tooth profile of the gear is derived. Based on this equation, an accurate three-dimensional model of the helical gear is established by using NX software, and the assembly of the gear pair is completed. Then, the analysis model is imported into the finite element software and meshed. Secondly, the linear equations of nodal force and meshing deformation are established, and the tooth load distribution and load distribution between teeth of helical gear are analyzed theoretically. The gear meshing process is simulated dynamically by using finite element software, and the contact stress distribution cloud diagram of tooth surface is obtained. The selection of stiffness coefficient and friction coefficient which have important influence on contact analysis are also discussed. Then, three kinds of tooth modification methods are analyzed and compared, and the tooth modification scheme of helical angle modification is put forward. Through the dynamic contact analysis of gear with shaft, the modification quantity of spiral angle is determined. At the same time, according to the theory of tooth profile modification, the maximum modification length, height and curve of tooth profile curve are determined, and the modification design of tooth profile is completed. Finally, the maximum pressure and contact stress of the pinion in a meshing period are analyzed by using the finite element analysis software. From the analysis results, it is concluded that the gear tooth modification technology can effectively improve the tooth surface contact pressure distribution, reduce the stress concentration, increase the contact strength of the gear teeth, and reduce the interference and impact between the gear teeth, thus proving the feasibility of the modification scheme proposed in this paper.
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【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：2102061