大模数直齿轮轮齿弯曲强度与齿面接触研究

发布时间：2021-05-12 08:38

　　齿轮作为传动系统中最重要的零部件之一，是一种应用量大面广的基础元件。从某种意义上而言，己成为工业的象征。大模数齿轮在重大工程装备中的应用越来越多，而且齿轮模数也在不断增大，如海洋钻井平台上齿轮齿条升降系统的齿轮模数已达到了135mm。而分析计算大模数齿轮轮齿的强度是保证传动安全的前提。但是，目前对大模数齿轮强度的研究还比较少，因此研究大模数齿轮轮齿的强度具有重要意义。本文在对接触问题的研究和发展现状及接触问题的节本理论进行介绍的基础上，对大模数直齿渐开线齿轮弹性接触问题的有限元数值求解方法进行了理论分析。针对齿轮接触载荷大，情况复杂，润滑不理想等因素，采用三维实体单元及三维接触单元对齿轮实体模型进行有限元网格划分，将接触单元按柔体——柔体处理，采用面——面接触分析模式，建立了符合实际的有限元模型。并基于齿轮啮合原理，综述了国内外齿轮齿根弯曲应力和变形的研究概况。应用ANSYS软件的APDL参数化建模功能对齿轮进行建模，应用ANSYS软件对接触计算过程进行了详细说明；应用有限元数值方法，借助ANSYS有限元分析软件对国内某海洋钻井平台的升降系统的齿轮齿条啮合进行了有限元分析，结合接触，对... 

【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】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 弹性接触问题有限元数值方法的发展及研究现状
    1.2 国内外齿轮弯曲应力变形研究概况
    1.3 选题的背景和意义
    1.4 本文的主要研究内容
2 弹性接触问题的理论基础
    2.1 接触问题的基础
        2.1.1 接触问题的分类
        2.1.2 弹性接触问题的基本方程
    2.2 经典Hertz弹性接触理论
    2.3 弹性物体的非Hertz接触问题
    2.4 本章小结
3 有限元方法分析基础
    3.1 有限元方法概述
    3.2 有限元方法的发展概况
    3.3 有限元方法基本求解过程
    3.4 本章小结
4 海洋平台齿轮齿条相关参数条件
    4.1 海洋平台升降机构介绍
        4.1.1 海洋平台起升下降过程
        4.1.2 海洋平台起升机构载荷工况
        4.1.3 齿轮齿条载荷工况属性表
    4.2 齿轮齿条相关参数
        4.2.1 齿轮基本参数
        4.2.2 齿条尺寸参数
        4.2.3 齿轮参数计算
    4.3 本章小结
5 基于ANSYS参数化功能齿轮建模——APDL建模
    5.1 APDL格式标准要求
    5.2 在ANSYS中用APDL建立模型
        5.2.1 齿轮建模基本流程
        5.2.2 APDL语言形成参数化输入对话框
    5.3 本章小结
6 齿轮弯曲应力与接触有限元数值模拟分析
    6.1 一般的接触分类
        6.1.1 点—点接触单元
        6.1.2 点—面接触单元
        6.1.3 面—面的接触单元
    6.2 齿轮齿条非线性静态接触分析
        6.2.1 建立模型，并划分网格
        6.2.2 定义接触对
        6.2.3 设置实常数和单元关键字
        6.2.4 给变形体单元加必要的边界条件
        6.2.5 定义求解和载荷步选项
        6.2.6 求解并查看结果
    6.3 有限元数值模拟计算结果与规范设计方法的对比
        6.3.1 齿轮啮合接触应力强度计算
        6.3.2 齿轮齿根弯曲应力强度计算
        6.3.3 结果对比分析
    6.4 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]ANSYS的APDL参数化建模[J]. 崔苗,杜文风.  微计算机应用. 2006(05)
[2]基于APDL语言的参数化建模技术[J]. 刘晓波,沈予洪.  电脑学习. 2005(03)
[3]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)
[4]4阶展开的赫茨接触应力计算方法[J]. 刘鹄然.  重型机械科技. 2005(01)
[5]齿轮的精确建模及其接触应力有限元分析[J]. 姚英姿,邓召义,莫云辉.  现代机械. 2005(01)
[6]基于APDL语言的有限元三维参数化建模与分析[J]. 卫良保,陶元芳,徐格宁.  工程机械. 2005(01)
[7]大螺杆式升船机齿轮齿条爬升机构有限元计算分析[J]. 王志浩,石端伟,程新娥,徐秋生.  机电工程. 2003(04)
[8]有限元数值模拟技术及工程应用[J]. 杨先海,褚金奎,尹明富,郭晓宁.  机械设计与制造. 2003(03)
[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]自升式修井平台升降装置强度安全可靠性分析[J]. 王泉.  石油矿场机械. 2002(04)

硕士论文
[1]三维弹性接触问题的数值模拟技术及其应用研究[D]. 李爱民.西北工业大学 2004



本文编号：3183103