风电齿轮箱轮齿接触有限元分析
发布时间：2021-02-06 07:11
风电产业的迅速发展对风力发电机组齿轮箱运转的稳定性和可靠性提出了很高的要求。深入研究影响风电齿轮箱齿轮传动的各因素,对提高齿轮承载能力及传动平稳性有一定的指导作用。本文以兆瓦级风力发电增速齿轮箱齿轮传动系统为主要研究对象,运用非线性有限元法对其强度和平稳性的两个影响因素——齿廓修形和摩擦进行了研究。首先,介绍了斜齿轮有限元接触理论,通过两圆柱体接触分析结果与经典赫兹理论计算结果的对比,验证了ANSYS中接触单元的有效性,为风电齿轮箱斜齿轮的接触分析提供了理论依据。其次,根据渐开线齿轮啮合原理得到渐开线方程、齿根过渡曲线方程及螺旋线方程,以此为基础在CAD软件中进行斜齿轮的三维建模,并导入ANSYS中进行接触有限元分析。通过对文献的研读和两种边界截取模型的有限元分析结果对比,论证了本文模型边界选取的合理性。然后,结合齿廓修形理论,根据接触仿真结果确定斜齿轮的齿项修形量。使用两种修形曲线对斜齿轮进行修形,通过修形效果的对比确定了适合特定工况下的风电齿轮箱齿轮修形曲线。齿轮修形前后的有限元接触分析结果表明,齿廓修形能有效改善轮齿接触应力分布,消除应力集中,提高齿轮接触强度,并降低由基节误差引...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 国内外研究概况及发展趋势
1.2.1 齿轮强度计算的研究概况
1.2.2 齿轮接触分析的研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 斜齿轮接触理论及其有限元方法
2.1 经典接触力学方法
2.2 接触分析有限元法思想
2.2.1 有限单元法
2.2.2 接触有限元分析
2.3 ANSYS有限元软件的接触分析
2.3.1 ANSYS的接触类型与接触方式
2.3.2 ANSYS的接触算法
2.4 本章小结
3 斜齿轮有限元接触分析
3.1 赫兹单元有效性验证
3.1.1 两圆柱接触的Hertz理论计算
3.1.2 两圆柱接触有限元计算
3.2 斜齿轮有限元模型的建立
3.2.1 斜齿轮几何模型的建立
3.2.2 斜齿轮有限元模型的截取、网格划分、接触对定义及边界条件
3.3 斜齿轮接触仿真分析结果及讨论
3.3.1 第一种模型截取方式齿轮接触仿真结果
3.3.2 第二种模型截取方式齿轮接触仿真结果
3.3.3 两种边界截取方式仿真结果对比
3.4 本章小结
4 齿廓修形齿轮的接触分析
4.1 齿廓修形理论
4.2 齿廓修形参数确定
4.2.1 齿顶修形量
4.2.2 修形曲线的确定
4.2.3 修形高度的确定
4.3 齿廓修形齿轮接触分析
4.3.1 分析模型
4.3.2 齿廓修形齿轮接触分析结果与讨论
4.3.3 齿廓修形对齿轮接触强度的影响
4.4 本章小结
5 考虑摩擦的齿轮接触分析
5.1 渐开线齿轮机构的齿间滑动摩擦力产生及规律
5.2 摩擦力作用下的齿轮接触应力计算
5.2.1 啮合斜齿轮端面受力分析
5.2.2 考虑摩擦的主动轮轮齿接触应力计算
5.3 考虑摩擦力的齿轮接触分析结果
5.3.1 摩擦力对啮合力的影响
5.3.2 摩擦力对接触应力的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]变位渐开线齿轮的特征参数化建模研究[J]. 施火结,张翔. 机械设计. 2008(01)
[2]人字齿轮齿面应力的接触元分析[J]. 谢最伟,吴新跃,陈艳锋. 机械设计. 2007(10)
[3]考虑齿间滑动摩擦的齿轮接触疲劳强度计算[J]. 廖海平,曾翠华. 机械设计与制造. 2007(09)
[4]有限元分析法及其软件在齿轮接触强度分析中的应用[J]. 武丽. 机械管理开发. 2007(02)
[5]大型船用斜齿轮参数化建模及其接触有限元分析[J]. 严国平,刘正林,朱汉华,费国标. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2007(02)
[6]基于ANSYS的直齿圆锥齿轮建模及动态接触有限元分析[J]. 吴忠鸣,王新云,夏巨谌,胡国安. 机械传动. 2005(05)
[7]齿轮接触应力的进一步精确计算[J]. 刘鹄然,宋德玉,楼易,段富斌,CHAN C Y. 浙江科技学院学报. 2005(01)
[8]高速重载齿轮的有限元分析[J]. 王立华,李润方,林腾蛟,李绍彬. 中国机械工程. 2003(20)
[9]基于精确模型的斜齿轮接触应力有限元分析[J]. 杨汾爱,张志强,龙小乐,鲍务均. 机械科学与技术. 2003(02)
[10]基于子结构技术的复杂齿轮系统有限元三维接触分析[J]. 田涌涛,李从心,佟维,吴昌华. 机械工程学报. 2002(05)
硕士论文
[1]基于接触有限元分析的渐开线齿轮齿廓修形的研究[D]. 汪明民.大连理工大学 2007
[2]ZR轧机关键传动部件的非线性有限元分析[D]. 贺文涛.武汉科技大学 2006
[3]航空减速器螺旋锥齿轮啮合仿真分析[D]. 李源.国防科学技术大学 2005
[4]齿轮应力与变形精确分析中的有限元建模研究[D]. 周长江.中南大学 2004
本文编号：3020368
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 国内外研究概况及发展趋势
1.2.1 齿轮强度计算的研究概况
1.2.2 齿轮接触分析的研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 斜齿轮接触理论及其有限元方法
2.1 经典接触力学方法
2.2 接触分析有限元法思想
2.2.1 有限单元法
2.2.2 接触有限元分析
2.3 ANSYS有限元软件的接触分析
2.3.1 ANSYS的接触类型与接触方式
2.3.2 ANSYS的接触算法
2.4 本章小结
3 斜齿轮有限元接触分析
3.1 赫兹单元有效性验证
3.1.1 两圆柱接触的Hertz理论计算
3.1.2 两圆柱接触有限元计算
3.2 斜齿轮有限元模型的建立
3.2.1 斜齿轮几何模型的建立
3.2.2 斜齿轮有限元模型的截取、网格划分、接触对定义及边界条件
3.3 斜齿轮接触仿真分析结果及讨论
3.3.1 第一种模型截取方式齿轮接触仿真结果
3.3.2 第二种模型截取方式齿轮接触仿真结果
3.3.3 两种边界截取方式仿真结果对比
3.4 本章小结
4 齿廓修形齿轮的接触分析
4.1 齿廓修形理论
4.2 齿廓修形参数确定
4.2.1 齿顶修形量
4.2.2 修形曲线的确定
4.2.3 修形高度的确定
4.3 齿廓修形齿轮接触分析
4.3.1 分析模型
4.3.2 齿廓修形齿轮接触分析结果与讨论
4.3.3 齿廓修形对齿轮接触强度的影响
4.4 本章小结
5 考虑摩擦的齿轮接触分析
5.1 渐开线齿轮机构的齿间滑动摩擦力产生及规律
5.2 摩擦力作用下的齿轮接触应力计算
5.2.1 啮合斜齿轮端面受力分析
5.2.2 考虑摩擦的主动轮轮齿接触应力计算
5.3 考虑摩擦力的齿轮接触分析结果
5.3.1 摩擦力对啮合力的影响
5.3.2 摩擦力对接触应力的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]变位渐开线齿轮的特征参数化建模研究[J]. 施火结,张翔. 机械设计. 2008(01)
[2]人字齿轮齿面应力的接触元分析[J]. 谢最伟,吴新跃,陈艳锋. 机械设计. 2007(10)
[3]考虑齿间滑动摩擦的齿轮接触疲劳强度计算[J]. 廖海平,曾翠华. 机械设计与制造. 2007(09)
[4]有限元分析法及其软件在齿轮接触强度分析中的应用[J]. 武丽. 机械管理开发. 2007(02)
[5]大型船用斜齿轮参数化建模及其接触有限元分析[J]. 严国平,刘正林,朱汉华,费国标. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2007(02)
[6]基于ANSYS的直齿圆锥齿轮建模及动态接触有限元分析[J]. 吴忠鸣,王新云,夏巨谌,胡国安. 机械传动. 2005(05)
[7]齿轮接触应力的进一步精确计算[J]. 刘鹄然,宋德玉,楼易,段富斌,CHAN C Y. 浙江科技学院学报. 2005(01)
[8]高速重载齿轮的有限元分析[J]. 王立华,李润方,林腾蛟,李绍彬. 中国机械工程. 2003(20)
[9]基于精确模型的斜齿轮接触应力有限元分析[J]. 杨汾爱,张志强,龙小乐,鲍务均. 机械科学与技术. 2003(02)
[10]基于子结构技术的复杂齿轮系统有限元三维接触分析[J]. 田涌涛,李从心,佟维,吴昌华. 机械工程学报. 2002(05)
硕士论文
[1]基于接触有限元分析的渐开线齿轮齿廓修形的研究[D]. 汪明民.大连理工大学 2007
[2]ZR轧机关键传动部件的非线性有限元分析[D]. 贺文涛.武汉科技大学 2006
[3]航空减速器螺旋锥齿轮啮合仿真分析[D]. 李源.国防科学技术大学 2005
[4]齿轮应力与变形精确分析中的有限元建模研究[D]. 周长江.中南大学 2004
本文编号：3020368
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3020368.html
