基于ANSYS的齿轮接触应力与啮合刚度研究

发布时间：2017-05-13 15:09

  本文关键词：基于ANSYS的齿轮接触应力与啮合刚度研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮接触强度是齿轮强度设计的主要准则之一。齿轮单、双齿交替啮合时,由轮齿弹性变形引起的刚度激励使齿轮产生振动和噪声。齿形误差改变理想齿廓形状,影响齿轮的接触强度与啮合刚度。本文基于有限元方法研究齿形误差对齿轮接触应力的影响和齿形误差、齿轮所受载荷、齿轮齿数模数等因素对齿轮啮合刚度的影响。 本文主要研究内容如下： 第一,精确的建立理想齿廓齿轮和误差齿廓齿轮有限元模型。首先,通过(?)(?)NSYS的APDL语言,基于理想齿廓方程,建立了理想齿廓齿轮实体模型。然后,对齿轮实体模型进行初步有限元网格划分,进而基于删除接触区单元节点-重建接触区实体-等比细分实体的方法细化齿轮接触区部分,得到了精细化的理想齿廓齿轮有限元模型。最后,基于精确移动理想齿廓齿轮有限元模型接触区节点的方法精确的建立包含齿形误差的误差齿廓齿轮有限元模型。 第二,研究齿形误差对齿轮接触应力的影响。得到了啮合周期内理想齿廓齿轮和误差齿廓齿轮的最大接触应力随啮合位置的变化曲线。结果表明,理想齿廓齿轮接触应力分布随单双齿交替啮合状态呈现一定的规律性。齿形误差改变了齿轮接触应力的分布规律。 第三,研究齿形误差、齿轮齿数、模数、齿轮所受载荷等因素对齿轮啮合刚度的影响。首先,建立啮合周期内多个啮合位置的理想齿廓齿轮和误差齿廓齿轮有限元模型并求解两种齿轮模型的啮合刚度,得到了啮合周期内有、无齿形误差的两齿轮啮合刚度变化曲线,证明了齿形误差改变了齿轮啮合刚度值。其次,得到了误差随齿轮齿数模数的变化规律。结果表明齿轮模数不能改变齿轮啮合刚度值；增加主动轮齿数可使啮合刚度降低。最后,得到了啮合刚度随载荷变化曲线。结果表明载荷对误差齿廓齿轮啮合刚度的影响大于误差对理想齿廓齿轮啮合刚度影响。
【关键词】：齿形误差 齿轮建模 最大接触应力 啮合刚度
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题背景及研究意义9
• 1.2 国内外的研究现状9-12
• 1.2.1 接触应力计算研究现状9-10
• 1.2.2 齿轮啮合刚度研究现状10-12
• 1.3 本文的研究内容12-14
• 2 齿轮基础理论14-18
• 2.1 最大接触应力计算方法14-15
• 2.2 啮合刚度定义及计算方法15-17
• 2.3 齿形误差17
• 2.4 本章小结17-18
• 3 齿轮有限元精确建模及准确性验证18-33
• 3.1 理想齿廓齿轮有限元精确建模18-28
• 3.1.1 理论齿廓方程的求解18-21
• 3.1.2 齿轮实体模型精确建立21-23
• 3.1.3 有限元网格初步划分23-25
• 3.1.4 接触区有限元网格细化25-28
• 3.2 误差齿廓齿轮有限元精确建模28-30
• 3.3 齿轮有限元模型接触分析准确性检验30-32
• 3.3.1 赫兹公式计算结果30
• 3.3.2 齿轮有限元模型的加载30-31
• 3.3.3 齿轮接触应力分析准确性验证31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 齿轮接触应力分析33-43
• 4.1 齿轮模型介绍33-34
• 4.2 齿轮啮合位置参量设定34-35
• 4.3 齿轮接触应力分析35-39
• 4.3.1 单齿啮合状态齿形误差对接触应力影响35-37
• 4.3.2 双齿啮合状态齿形误差对接触应力影响37-39
• 4.4 啮合周期内最大接触应力变化情况分析39-42
• 4.4.1 理想齿轮最大接触应力变化情况40
• 4.4.2 误差齿轮最大接触应力变化情况40-41
• 4.4.3 齿形误差对接触应力影响分析41-42
• 4.5 本章小结42-43
• 5 齿轮啮合刚度分析43-55
• 5.1 啮合刚度的有限元计算方法43-44
• 5.2 齿形误差对啮合刚度的影响44-48
• 5.2.1 理想齿廓齿轮啮合刚度变化情况44-46
• 5.2.2 误差齿廓齿轮啮合刚度变化情况46-48
• 5.2.3 齿形误差对啮合刚度影响分析48
• 5.3 齿轮参数对啮合刚度的影响48-51
• 5.3.1 齿轮模数对啮合刚度的影响48-50
• 5.3.2 齿轮齿数对啮合刚度的影响50-51
• 5.4 载荷对啮合刚度的影响51-54
• 5.4.1 单齿啮合状态载荷对啮合刚度的影响51-53
• 5.4.2 双齿啮合状态载荷对啮合刚度的影响53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-58
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况58-59
• 致谢59-60

【参考文献】

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本文编号：362873