齿轮应力与变形精确分析中的有限元建模研究

发布时间：2020-07-27 10:25

【摘要】：齿轮强度分析是轮齿承载能力、振动、噪声及修形等研究的基础。因此，建立比较精确的分析模型，准确求解受载轮齿的应力与变形具有重要意义。 本文首先比较研究了齿根应力与轮齿弹性变形的主要计算方法，指出了有限元法的广泛应用前景。进而对齿轮强度分析的有限元精确建模的一些主要技术环节进行了探讨：根据展成加工原理推导出比较精确的齿形曲线；采用基于纯文本数据文件的APDL与MATLAB的混合建模方法，创建具有复杂边界的轮齿几何模型；齿轮整体模型研究表明：“扩大”原始边界法在理论提法上存在一定的局限性；基于应力与形变等效原理，分析得到新的“有效边界”范围；推导出考虑齿轮等效误差与轮齿综合柔度时危险加载点判别式；考虑齿轮综合刚度，计算出接触轮齿在啮合周期内的载荷分配率；研究得出了齿轮强度有限元分析的两类平面问题判别的“齿宽条件”。 结合上述研究，对齿根应力与齿面变形的分布规律进行比较研究，结果表明了模型的可靠性。研究表明刀具齿项圆角对齿轮强度的影响比较显著，进而对Filiz经验式予以修正。考虑重合度和双齿啮合区相邻轮齿接触带来的应力叠加效应，对中间齿齿根应力与齿面弹性变形的载荷历程进行了比较研究。 基于轮齿变形的载荷历程数值解，推导出考虑齿轮等效误差与轮齿综合变形时线外啮入冲击点判别式，准确地计算出线外啮合阶段任意点的冲击力。建立粘弹斜冲击模型，推导出冲击摩擦系数的计算式；基于对其他学者的研究成果的整理，建议将包括线外啮合的啮合周期内摩擦类型分为三个阶段，并推荐了每个阶段摩擦系数比较适用的计算式。
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：B
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH132.4
【图文】：

牡诙錅鲁萋智慷确治涊PDL与其它高级语言混合建模研究再由APDL语言编程调用该数据文件，从而在ANSYS图形窗口中生成齿廓曲线(如图2一10)。在完成了比较复杂的轮齿部分几何建模后，可以通过复制等操作顺利地完成其他轮齿的构建。齿轮体部分的几何建模相对比较方便，可以采用直接建模法，图2一11、12分别为包括轮齿和轮体的三齿平面几何模型与三维几何模型。由此可见，基于纯文本数据文件的APDL与其它高级语言的混合建模方法，在处理具有复杂结构和几何造型的分析模型时可以给有限元建模与分析带来较大的方便。〔56E5254气504846X(漏)ILO444-3图2一9MATL人B中生成的齿形图2一10导入ANSYS后的齿形图2一11二维精确齿形图2一12三维精确齿形2.5本章小结①介绍了有限单元法的基本原理:对ANSYs的基本结构、主要特点、及常用的几种建模方法进行了简述;②对基于纯文本数据文件的APDL与其它高级语言的混合建模方法进行了初步探讨;③基于齿轮展成加工原理，推导出考虑刀具齿顶圆角的准确齿形曲线方程;④由MATLAB生成齿廓曲线的数据文件，通过APDL编程调用该文件在ANSYS

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本文编号：2771714