ZY-1型硬齿面双圆弧齿轮接触疲劳极限应力的研究

发布时间：2017-06-11 22:11

  本文关键词：ZY-1型硬齿面双圆弧齿轮接触疲劳极限应力的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双圆弧齿轮接触承载能力强、传动平稳，在我国曾得到了快速的发展及广泛的应用。本文主要研究应用于低速重载领域的ZY-1型硬齿面双圆弧齿轮的接触疲劳极限应力。从研究接触应力入手，通过理论论证、有限元分析，并结合应力场强法及疲劳分析理论，将ZY-1型双圆弧齿轮的接触应力及疲劳寿命与相同材质、相同参数、相同载荷的渐开线齿轮进行对比分析，在此基础上给出了ZY-1型双圆弧齿轮接触疲劳极限应力的选取范围。论文的主要工作有： 1）根据ZY-1型与国标型双圆弧齿轮齿形的差异，分别对接触弧长系数、接触迹宽度进行了修正，推导得出了ZY-1型双圆弧齿轮的接触应力计算公式。 2）在SolidWorks中编制程序宏，创建了ZY-1型双圆弧齿轮的三维实体模型；在MATLAB中编制拾点程序，进而在SolidWorks中创建了相同参数渐开线齿轮的三维实体模型。 3）在ANSYS静态分析模块下，将两种齿轮的一个啮合周期等分为9个时间段，，并分别进行接触分析。得到齿轮在不同啮合位置接触迹及其应力值的变化规律，并将两种齿轮有限元分析值及公式计算值进行比较。 4）基于显式动力程序ABAQUS/Explicit，分别对两种齿轮进行了动态接触仿真分析，得到了不同时刻的应力云图及轴向力、摩擦力随时间的历程关系，并绘制了最大应力值随时间的变化曲线。将两种齿轮的动态行为进行了比较；也将静态分析与动态分析的结果进行了比较。 5）根据应力场强法理论并结合有限元法分别对两种齿轮的疲劳寿命进行了分析。利用ANSYS疲劳分析模块，分别得到了两种齿轮在不同应力水平下的寿命，进而得出了两种齿轮的接触疲劳极限应力的关系。参考已有的试验结果，近似确定了ZY-1型渗碳淬火硬齿面双圆弧齿轮接触疲劳极限应力的取值范围。
【关键词】：ZY-1型双圆弧齿轮 有限元法 动态仿真 接触疲劳极限应力
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号清单11-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 双圆弧齿轮简介16-18
• 1.1.1 双圆弧齿轮的提出16
• 1.1.2 双圆弧齿轮齿形特点16-17
• 1.1.3 双圆弧齿轮的发展和应用17-18
• 1.2 ZY-1 型双圆弧齿轮的提出18
• 1.3 硬齿面双圆弧齿轮接触强度的研究背景及现状18-20
• 1.3.1 硬齿面双圆弧齿轮接触强度的研究背景18
• 1.3.2 硬齿面双圆弧齿轮接触强度的发展现状18-20
• 1.4 论文研究的内容和采用的方法20-22
• 第二章 双圆弧齿轮的齿形设计及传动理论22-29
• 2.1 双圆弧齿轮的齿形设计22-25
• 2.1.1 双圆弧齿轮参数选择22-24
• 2.1.2 ZY-1 型双圆弧齿轮的齿形设计24-25
• 2.2 双圆弧齿轮的啮合条件及齿面方程25-28
• 2.2.1 双圆弧齿轮的正确啮合条件25-26
• 2.2.2 双圆弧齿轮的齿面方程式26-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 ZY-1 型双圆弧齿轮接触应力公式的研究29-36
• 3.1 国标型双圆弧齿轮接触应力公式29-30
• 3.2 ZY-1 型双圆弧齿轮接触应力公式30-35
• 3.2.1 接触应力公式的基本假设30-31
• 3.2.2 ZY-1 型双圆弧齿轮的接触弧长系数31-33
• 3.2.3 ZY-1 型双圆弧齿轮的瞬时接触迹宽度33-34
• 3.2.4 ZY-1 型双圆弧齿轮的接触应力公式34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 ZY-1 型双圆弧齿轮静态有限元分析36-54
• 4.1 齿轮有限元模型的建立36-41
• 4.1.1 ZY-1 型双圆弧齿轮有限元模型的建立36-39
• 4.1.2 标准渐开线斜齿轮有限元模型的建立39-41
• 4.2 有限元分析法简介41-42
• 4.2.1 有限元软件简介41
• 4.2.2 ANSYS 接触分析简介41-42
• 4.3 齿轮接触应力的静态分析42-53
• 4.3.1 ZY-1 型双圆弧齿轮接触应力的静态分析42-48
• 4.3.1.1 模型导入及单元类型选择42
• 4.3.1.2 定义材料属性及划分网格42-43
• 4.3.1.3 定义接触对43-44
• 4.3.1.4 边界条件及加载44
• 4.3.1.5 有限元分析结果44-48
• 4.3.2 标准渐开线斜齿轮接触应力的静态分析48-51
• 4.3.3 两种齿轮有限元结果的对比分析及理论校核51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 ZY-1 型双圆弧齿轮的动态仿真分析54-70
• 5.1 ABAQUS 软件简介54-55
• 5.1.1 ABAQUS/Explicit 程序简介54
• 5.1.2 ABAQUS/Explicit 的基本原理54-55
• 5.2 齿轮的动态接触分析55-69
• 5.2.1 ZY-1 型双圆弧齿轮的动态接触分析55-64
• 5.2.1.1 数据接口及模型装配55-56
• 5.2.1.2 分析步及输出变量56
• 5.2.1.3 接触及交互作用56-57
• 5.2.1.4 载荷及约束57-58
• 5.2.1.5 网格划分58-59
• 5.2.1.6 动态仿真分析的结果59-64
• 5.2.2 渐开线齿轮的动态接触分析64-67
• 5.2.3 两种齿轮的动态分析结果的对比分析67-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 ZY-1 型双圆弧齿轮的接触疲劳极限应力70-80
• 6.1 疲劳寿命的研究方法70
• 6.2 基于应力场强法的接触疲劳寿命70-74
• 6.2.1 应力场强法基本原理70-72
• 6.2.2 ZY-1 型双圆弧齿轮的疲劳寿命72-74
• 6.3 基于 ANSYS 疲劳分析的接触疲劳分析74-77
• 6.3.1 ANSYS 疲劳分析功能简介74
• 6.3.2 ZY-1 型双圆弧齿轮的疲劳分析74-77
• 6.4 ZY-1 型双圆弧齿轮的润滑77-78
• 6.5 ZY-1 型双圆弧齿轮的接触疲劳极限应力78-79
• 6.6 本章小结79-80
• 第七章 总结与展望80-82
• 7.1 本文研究内容总结80-81
• 7.2 研究展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-87
• 在读期间发表的论文87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：442611