双渐开线齿轮接触强度分析及试验研究

发布时间：2021-02-22 07:10

　　双渐开线齿轮是一种综合传统单渐开线齿轮和双圆弧齿轮各自优点的新型齿轮,除具有与单渐开线齿轮和双圆弧齿轮传动的共同的性能外,其啮合特性、齿廓参数还具有自身的特点,这些特点与齿轮的传动性能和承载能力密切相关,研究其啮合特性、齿廓参数、齿面接触强度、齿根弯曲强度是该齿轮的推广和应用是必不可少的环节。论文利用齿轮啮合原理和有限元法,对双渐开线齿轮的齿廓成形原理、啮合特性以及接触应力,齿根弯曲应力进行详细的研究。①建立双渐开线齿轮的基准齿条齿形和齿面数学模型,结合计算机仿真技术,在MATLAB中进行双渐开线齿轮啮合过程的计算机模拟,计算每一个瞬时,双渐开线齿轮单齿啮合时的端面啮合状况和齿面接触状况以及接触线长度。②理论推导双渐开线齿轮齿面的基本量,平均曲率,高斯曲率,第一主方向,第二主方向,法曲率及短程挠率,两共轭齿面间的诱导主曲率和诱导主方向,沿相对速度方向的诱导法曲率,润滑角,并计算其数值。③利用ANSYS中APDL参数化建模语言,编程自动建立任意角度单齿啮合接触有限元模型以及双齿啮合接触有限元模型,调用ANSYS的求解器,计算双渐开线齿轮在各个瞬时下的应力分布,并与同参数下的传统单渐开线齿... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 新型齿形齿轮的发展与研究现状
    1.3 双渐开线齿轮的研究现状
    1.4 齿轮承载能力分析的研究现状
    1.5 本文研究内容和方法
2 双渐开线齿轮齿面数学模型
    2.1 引言
    2.2 双渐开线齿轮齿廓理论
        2.2.1 齿面形成原理
        2.2.2 啮合方程
        2.2.3 齿轮的数学模型
    2.3 坐标系
        2.3.1 标架建立
        2.3.2 底矢变换
        2.3.3 坐标变换
    2.4 齿轮1 齿面数学模型
        2.4.1 齿条刀具齿面方程
        2.4.2 啮合方程
        2.4.3 齿轮1 齿面数学模型
    2.5 齿轮2 齿面数学模型
        2.5.1 齿条刀具齿面方程
        2.5.2 啮合方程
        2.5.3 齿轮2 齿面数学模型
    2.6 本章小结
3 双渐开线齿轮啮合特性分析
    3.1 引言
    3.2 啮合模拟分析
        3.2.1 端面齿廓方程
        3.2.2 瞬时接触线
        3.2.3 啮合模拟
    3.3 齿面几何特性的计算
        3.3.1 齿面基本形式
        3.3.2 平均曲率和高斯曲率
        3.3.3 主方向及主曲率
    3.4 一界函数
    3.5 二界函数
    3.6 诱导法曲率及诱导短程挠率
    3.7 诱导主方向和诱导主曲率
    3.8 润滑角
    3.9 本章小结
4 双渐开线齿轮有限元静力分析
    4.1 引言
    4.2 有限元计算理论
        4.2.1 ANSYS 软件简介
        4.2.2 ANSYS 接触算法
    4.3 齿轮网格模型设计
    4.4 单齿啮合有限元模型
        4.4.1 边界条件
        4.4.2 载荷条件
        4.4.3 单齿有限元接触对
    4.5 有限元分析结果
        4.5.1 齿根路径
1=-3° 时应力分布">        4.5.2 Φ₁=-3° 时应力分布
1=-5° 时应力分布">        4.5.3 Φ₁=-5° 时应力分布
1=-7° 时应力分布">        4.5.4 Φ₁=-7° 时应力分布
1=-9° 时应力分布">        4.5.5 Φ₁=-9° 时应力分布
1=-11° 时应力分布">        4.5.6 Φ₁=-11° 时应力分布
1=-13° 时应力分布">        4.5.7 Φ₁=-13° 时应力分布
1=-15° 时应力分布">        4.5.8 Φ₁=-15° 时应力分布
1=-17° 时应力分布">        4.5.9 Φ₁=-17° 时应力分布
1=-19° 时应力分布">        4.5.10 Φ₁=-19° 时应力分布
1=-21° 时应力分布">        4.5.11 Φ₁=-21° 时应力分布
        4.5.12 最大接触应力
        4.5.13 齿根弯曲应力
    4.6 双齿啮合有限元分析
        4.6.1 双齿啮合有限元模型
        4.6.2 接触对
        4.6.3 齿根路径
        4.6.4 双齿有限元分析结果
    4.7 本章小结
5 双渐开线齿轮动力学接触分析
    5.1 引言
    5.2 ANSYS/LS-DYNA 概况
    5.3 接触碰撞算法概述
    5.4 接触碰撞的数值计算方法
        5.4.1 接触界面与非嵌入条件
        5.4.2 接触面力条件
        5.4.3 对称罚函数法的有限元实现
    5.5 动力学接触分析有限元模型
        5.5.1 单元选择
        5.5.2 实常数设置
        5.5.3 网格划分
        5.5.4 定义PART
        5.5.5 定义接触
        5.5.6 施加负载
    5.6 分析求解
        5.6.1 控制参数的设置
        5.6.2 分析求解
    5.7 动力接触仿真结果
    5.8 本章小结
6 双渐开线齿轮滚刀精确设计
    6.1 引言
    6.2 滚刀刃形的精确计算
        6.2.1 基本原理
        6.2.2 齿形法线定理
        6.2.3 滚刀刃形
    6.3 滚刀设计
        6.3.1 被加工齿轮基本参数
        6.3.2 齿轮滚刀
    6.4 本章小结
7 双渐开线齿轮性能试验
    7.1 引言
    7.2 试验设备
        7.2.1 试验设备
        7.2.2 试验原理
    7.3 齿轮试件的准备、试验方案及步骤
        7.3.1 齿轮试件的准备及其跑合
        7.3.2 试验方案、步骤及方法
    7.4 试验结果
    7.5 本章小结
8 结论与展望
    8.1 本文主要成果及结论
    8.2 本课题工作展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的双圆弧齿轮接触应力有限元分析[J]. 屈文涛,沈允文,徐建宁.  农业机械学报. 2006(10)
[2]齿轮建模与接触应力分析[J]. 王哲,胡迎锋.  湖北工业大学学报. 2006(03)
[3]基于Ideas的渐开线-双渐开线齿轮强度对比分析[J]. 张光辉,陶凌峰,刘文.  重庆大学学报(自然科学版). 2005(11)
[4]基于ANSYS/LS-DYNA的准双曲面齿轮动力学接触仿真分析[J]. 谢刚,王小林.  机械. 2005(03)
[5]渐开线齿轮点蚀位置的确定及其计算综合曲率半径的误差修正[J]. 孟兆明,许基清,汪惠琴.  青岛科技大学学报(自然科学版). 2004(04)
[6]齿轮轮齿齿廓的研究进展[J]. 樊智敏.  青岛科技大学学报(自然科学版). 2003(S1)
[7]斜齿轮三维有限元网格和接触单元的自动生成[J]. 丁能根.  合肥工业大学学报(自然科学版). 2003(05)
[8]双渐开线齿轮传动的啮合分析[J]. 樊智敏,张汝琦.  机械科学与技术. 2003(05)
[9]齿轮接触有限元分析[J]. 杨生华.  计算力学学报. 2003(02)
[10]双渐开线齿轮齿廓参数优化及滚刀设计[J]. 樊智敏,张光辉.  机械设计. 2002(12)



本文编号：3045642