差速器行星齿轮的有限元法强度分析

发布时间：2022-12-10 00:11

　　本文在研究差速器行星锥齿轮的齿向载荷分布及齿间载荷分布计算的基础上，运用ANSYS软件开发了一种计算直齿锥齿轮的三维参数化建模和应力分析的新方法。 本文研究并使用了一种能有效计算齿轮载荷分布的方法，对圆锥齿轮进行齿根应力和齿轮结构应力计算。首先确定齿轮在啮合过程中的齿向载荷分布及齿间载荷分布，然后通过建立齿面坐标系和相应的坐标转化，求出直齿锥齿轮在单齿啮合最高啮合线上的载荷分布。 运用ANSYS软件，建立一个精确的参数化圆锥齿轮模型。此参数化模型能根据输入的一些关键参数而改变尺寸和形状，而后准确地在该模型上划分网格并求解。 利用APDL的程序语言与宏技术组织管理ANSYS的有限元分析命令，实现了施加参数化载荷、参数化求解以及参数化后处理结果的显示。有限元分析的全过程都实现了参数化，这是ANSYS批处理分析的最高技术。在参数化的分析过程中可以简单的修改其中的参数达到反复分析各种尺寸、不同单元类型和不同载荷大小的目的，从而极大地提高分析效率，减少分析成本。 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 齿根弯曲强度应力计算的常用方法
        1.2.1 齿轮的应力计算的发展
        1.2.2 平截面法分析齿根应力
    1.3 CAE在汽车设计与分析中的现状
    1.4 差速器的介绍
        1.4.1 差速器的作用
        1.4.2 普通差速器的结构
    1.5 本文研究的内容及意义
第二章 有限元法基础
    2.1 有限元法基本概念
        2.1.1 物体离散化
        2.1.2 单元特性分析
        2.1.3 单元组集
        2.1.4 求解未知节点位移
    2.2 线性结构静力分析的有限单元法
        2.2.1 单元刚度矩阵的建立
            2.2.1.1 设定位移函数
            2.2.1.2 由位移函数求应变
            2.2.1.3 根据虎克定律，通过应变求应力
            2.2.1.4 由虚功原理求单元的刚度矩阵
        2.2.2 有限单元法的解题步骤
            2.2.2.1 单元剖分和插值函数的确定
            2.2.2.2 单元特性分析
            2.2.2.3 单元组集
            2.2.2.4 解有限元方程
            2.2.2.5 计算应力
    2.3 本章小结
第三章 普通锥齿轮差速器行星齿轮的力学分析
    3.1 齿轮式差速器
        3.1.1 普通锥齿轮式差速器
        3.1.2 齿轮式差速器行星齿轮力矩分析
        3.1.3 半轴齿轮摩擦力矩计算模型
    3.2 齿轮单齿啮合最高点的确立
        3.2.1 危险截面位置的确定
        3.2.2 最不利的载荷作用点
    3.3 本章小结
第四章 普通锥齿轮差速器行星齿轮的参数化建模
    4.1 软件介绍
        4.1.1 ANSYS软件概述
        4.1.2 ANSYS有限元求解的基本步骤
        4.1.3 制定ANSYS分析方案
    4.2 APDL参数化语言的概述
        4.2.1 APDL的特点
        4.2.2 APDL宏及其功能
    4.3 直齿锥齿轮的建模原理
        4.3.1 直齿锥齿轮的建模思想
        4.3.2 直齿圆锥齿轮的近似构成法
    4.4 锥齿轮的建模过程
        4.4.1 ANSYS中直齿圆锥齿轮的几何造型的概述
        4.4.2 参数化建模规律及步骤
        4.4.3 参数化建模的参数设置和数学关系
        4.4.4 参数化绘制标准渐开线齿轮齿廓曲线
            4.4.4.1 齿轮齿廓曲线的渐开线的绘制
            4.4.4.2 齿轮齿根最佳过渡圆的计算
        4.4.5 锥齿轮实体的实现
    4.5 锥齿轮有限元参数化模型的建立
    4.6 本章小节
第五章 行星齿轮的弯曲强度分析
    5.1 行星齿轮弯曲强度有限元计算
        5.1.1 边界条件的加载
        5.1.2 有限元分析
    5.2 计算结果比较
        5.2.1 经典方法与有限元方法对齿根应力的分析
        5.2.2 齿根圆角变化对结构的影响
    5.3 直齿锥齿轮台架试验
        5.3.1 试验设备
        5.3.2 试验准备
        5.3.2 试验过程
        5.3.3 试验结果分析
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 本文的研究重点及结论
    6.2 进一步的工作展望
参考文献
摘要
ABSTRACT
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[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)
[4]基于ANSYS的渐开线圆柱齿轮参数化造型与有限元建模及分析技术[J]. 李常义,卢耀辉,周继伟.  机械传动. 2004(06)
[5]齿轮弯曲强度有限元分析精确建模的探讨[J]. 唐进元,周长江,吴运新.  机械科学与技术. 2004(10)
[6]基于ANSYS的渐开线圆柱齿轮参数化几何造型技术研究[J]. 李常义,潘存云,姚齐水,李伟建.  机电工程. 2004(09)
[7]渐开线直齿圆柱齿轮有限元仿真分析[J]. 刘道玉,迟毅林,徐兆红,张春卿.  陕西工学院学报. 2004(03)
[8]基于精确模型的齿根应力和轮齿变形载荷历程分析[J]. 周长江,唐进元,吴运新.  机械设计与研究. 2004(03)
[9]基于ANSYS的渐开线直齿圆柱齿轮有限元分析[J]. 叶友东.  煤矿机械. 2004(06)
[10]ANSYS在齿轮设计和计算中的应用[J]. 关云飞,沈晓明.  机电工程技术. 2004(02)



本文编号：3715650