基于摩擦影响的斜齿圆柱齿轮动力学研究

发布时间：2017-05-17 21:07

  本文关键词：基于摩擦影响的斜齿圆柱齿轮动力学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着虚拟仿真技术的成熟应用,摩擦学研究逐渐从传统的物理实验到应用计算机技术进行仿真和物理实验相结合的方向发展。通过仿真分析可以了解摩擦副的摩擦动力学特性,进而对影响摩擦副的摩擦学性能因素进行更深入的研究与探讨。 本文以一对高速运行的渐开线斜齿圆柱齿轮为研究对象,从摩擦学角度出发对其进行动力学研究、应力场研究以及温度场的分析。分析研究斜齿轮副在啮合传动中摩擦力的变化规律以及探讨摩擦对温度场的影响规律,从而为斜齿轮减速器的设计提供理论参考。其主要内容为： 1、对斜齿轮进行虚拟仿真,在验证齿轮模型正确性以及载荷施加准确性的基础上,分析研究了斜齿轮在啮合过程中摩擦力、摩擦系数的变化规律。并合理解释了长期运转后主动齿轮出现沟线、从动齿轮出现脊线的原因,以及转速、负载扭矩对摩擦力的影响规律。 2、基于赫兹接触理论,采用ANSYS Workbench软件对斜齿轮副进行非线性有限元静态仿真,模拟计算齿轮副在啮合过程中的接触应力的大小及分布规律。对渐开线斜齿轮齿面上的摩擦应力分布规律进行分析与研究,为齿轮的优化设计提供参考。 3、基于传热学理论与热力学知识,应用有限元仿真技术对渐开线斜齿轮进行三维温度场分析,分析啮合轮齿齿面上温度场的分布规律,并研究摩擦对齿轮温度场的影响规律,为斜齿轮传动系统设计提供参考。
【关键词】：摩擦学 动力学仿真 有限元分析 摩擦应力场 温度场
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 我国齿轮摩擦学研究现状与发展趋势11-12
• 1.2.1 我国齿轮摩擦学研究现状11-12
• 1.2.2 我国齿轮摩擦学的发展趋势12
• 1.3 齿轮有限元分析国内外研究现状12-13
• 1.4 本文的主要研究工作13
• 本章小结13-14
• 第二章 渐开线斜齿圆柱齿轮的模型建立14-18
• 2.1 SolidWorks软件及Geartrax插件简介14
• 2.2 利用Geartrax插件进行渐开线斜齿圆柱齿轮建模14-15
• 2.3 渐开线斜齿圆柱齿轮组几何模型的装配15-16
• 2.4 斜齿轮对装配模型的保存16-17
• 本章小结17-18
• 第三章 渐开线斜齿圆柱齿轮摩擦动力学分析18-33
• 3.1 虚拟样机技术与ADAMS软件介绍18-19
• 3.1.1 虚拟样机技术简介18-19
• 3.1.2 ADAMS软件介绍19
• 3.2 渐开线斜齿圆柱齿轮摩擦动力学仿真分析19-27
• 3.2.1 斜齿轮接触力计算19-22
• 3.2.2 斜齿轮副机构模型参数设置22-24
• 3.2.3 斜齿轮啮合力理论值计算24-25
• 3.2.4 ADAMS仿真及结果分析25-27
• 3.3 摩擦动力学研究27-32
• 3.3.1 摩擦特性分析27-30
• 3.3.2 转速对齿轮间摩擦力的影响30-31
• 3.3.3 负载扭矩对齿轮间摩擦力的影响31-32
• 本章小结32-33
• 第四章 渐开线斜齿圆柱齿轮摩擦应力场分析33-49
• 4.1 ANSYS Workbench软件介绍33
• 4.2 接触分析有限元法介绍33-35
• 4.3 斜齿轮静应力分析35-43
• 4.3.1 斜齿轮模型的简化35
• 4.3.2 斜齿轮模型的导入35-36
• 4.3.3 定义齿轮材料属性36-37
• 4.3.4 创建接触对37-38
• 4.3.5 齿轮模型网格划分38-40
• 4.3.6 边界条件的设定40-41
• 4.3.7 有限元求解41-43
• 4.4 摩擦应力瞬态分析43-47
• 4.4.1 瞬态模型的建立以及网格的划分43-44
• 4.4.2 设置接触对44
• 4.4.3 边界条件的设定44-45
• 4.4.4 求解参数的设定与仿真结果分析45-47
• 本章小结47-49
• 第五章 渐开线斜齿圆柱齿轮温度场分析49-64
• 5.1 齿轮温度场概述49
• 5.2 齿轮本体温度场热平衡理论49-50
• 5.3 对流换热系数的计算50-52
• 5.4 齿面摩擦热流量计算52-54
• 5.4.1 齿面接触压力的计算52
• 5.4.2 齿面间相对滑动速度的计算52-53
• 5.4.3 摩擦热流量的计算53-54
• 5.5 斜齿轮本体温度场有限元分析54-63
• 5.5.1 斜齿轮单齿的有限元模型55-57
• 5.5.2 边界条件及热载荷的施加57-59
• 5.5.3 温度场仿真结果与分析59-60
• 5.5.4 摩擦对斜齿轮本体温度场的影响60-63
• 本章小结63-64
• 结论与展望64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69

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