大模数齿轮齿条接触疲劳强度研究

发布时间：2017-06-17 08:25

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【摘要】：目前，国内外针对大模数齿轮齿条强度的研究已被提高到相对重要的地位，且大模数齿轮齿条在接触传动过程中，齿面之间复杂的接触关系往往造成大模数轮齿的失效。因此，研究大模数齿轮齿条接触强度问题，对提高大模数轮齿接触强度及保证传动平稳性具有一定的指导作用。但大模数齿轮齿条接触强度研究在国内外范围内缺乏完善的理论和支撑，需要重新制定和选择合适的研究方法来完成大模数齿轮齿条接触疲劳强度计算问题。因此针对上述大模数齿轮齿条接触疲劳强度计算问题，本文主要研究内容如下: 首先，本文以三峡升船机中模数为62.7mm的大模数齿轮齿条为研究对象，通过引入齿轮齿条接触强度经典赫兹理论计算方法，来验证、校核ABAQUS有限元分析计算的可行性和后续试验获得的接触强度数据结果的准确性。为大模数齿轮齿条接触强度分析研究提供理论依据。 其次，本文基于ABAQUS对大模数齿轮齿条接触强度进行分析，并分别获得了大模数齿轮齿条静力、动态接触和齿面接触淬火硬化层的最大接触应力和应力分布情况，并将其与公式计算的结果相比较，论证了边界条件设置的合理性和分析结果的准确性。说明基于有限元计算方法的数值结果可以作为大模数齿轮齿条强度等分析的依据。 另外，考虑到此次试验的齿轮齿条模数较大，没有合适的试验设备，因此本文将现代设计方法中常用的“由小推大”思想，应用于大模数齿轮齿条的接触疲劳强度研究中。通过对模数变化影响齿轮齿条接触强度问题的分析，并对比多组模数齿轮齿条的有限元分析结果，证明了“由小推大”试验方案可行性。 最后，对模数10”mm的齿轮制定了“少试件组合法试验方案，为后续获得其接触疲劳强度试验规律提供条件。
【关键词】：大模数齿轮齿条 接触疲劳强度 有限元分析 淬火硬化层 试验方案制定
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题的研究背景及意义10-11
• 1.3 国内外齿轮齿条接触疲劳强度研究概况11-13
• 1.3.1 国内外齿轮齿条接触强度研究现状11-12
• 1.3.2 国内外齿轮齿条接触寿命研究现状12-13
• 1.4 国内外齿轮齿条接触强度研究存在的问题13
• 1.5 本文研究的主要内容13-15
• 第二章 齿轮齿条接触强度基本理论及有限元法概述15-24
• 2.1 接触问题阐述15-16
• 2.2 有限元发展概况及接触问题有限元算法介绍16-18
• 2.2.1 有限元方法概念及应用16-17
• 2.2.2 有限元法发展及算法介绍17-18
• 2.3 齿轮齿条接触疲劳强度求解条件及理论分析18-23
• 2.3.1 齿轮齿条接触强度分析18
• 2.3.2 大模数齿轮齿条啮合点处应满足强度条件18-20
• 2.3.3 基于赫兹理论的齿轮接触强度公式推导20-22
• 2.3.4 齿轮齿条接触疲劳强度的确定22
• 2.3.5 齿轮齿条接触许用应力和安全系数的计算22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 基于ABAQUS的齿轮齿条接触问题研究24-33
• 3.1 ABAQUS软件介绍24
• 3.2 ABAQUS分析接触问题的优点24-26
• 3.3 ABAQUS软件的接触分析26-31
• 3.3.1 ABAQUS中接触单元的选择26-27
• 3.3.2 ABAQUS中接触对的选择定义27-28
• 3.3.3 ABAQUS中接触算法介绍与比较28-31
• 3.4 ABAQUS中接触问题求解过程31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 大模数齿轮齿条接触强度有限元分析33-48
• 4.1 大模数齿轮齿条实体模型的建立33-36
• 4.1.1 大模数渐开线齿轮齿条的参数化造型33-34
• 4.1.2 Pro/E软件概述和大模数齿轮齿条参数介绍34-35
• 4.1.3 大模数齿轮渐开线轮廓方程的创建35-36
• 4.2 大模数齿轮齿条接触有限元模型的建立36-38
• 4.2.1 模型的简化36-37
• 4.2.2 单元的选择和网格的划分37-38
• 4.3 大模数轮齿啮合接触静力分析38-40
• 4.3.1 接触对设置38-39
• 4.3.2 约束和载荷的添加39
• 4.3.3 静力分析结果39-40
• 4.4 大模数轮齿啮合接触动态分析40-44
• 4.4.1 大模数齿轮齿条接触动态分析算法的选择40-41
• 4.4.2 大模数齿轮齿条接触动态分析的步骤41
• 4.4.3 材料属性的设置41
• 4.4.4 约束、载荷及时间长度的添加41-43
• 4.4.5 大模数轮齿啮合接触动态分析结果43-44
• 4.5 多组模数齿轮齿条接触动态分析44-47
• 4.5.1 模数对大模数齿轮啮合接触强度的影响44-45
• 4.5.2 多组模数齿轮齿条接触动态仿真45-46
• 4.5.3 MATLAB智能算法数据拟合46-47
• 4.6 本章小结47-48
• 第五章 大模数齿轮齿条渗碳淬火硬化层深度设计分析48-53
• 5.1 大模数轮齿渗碳淬火重要性48
• 5.2 渗碳淬火轮齿有效硬化层深度的确定48-50
• 5.3 大模数齿轮齿条有效硬化层数值计算实例分析50-52
• 5.3.1 大模数齿轮的渗碳淬火有效硬化层深理论计算50
• 5.3.2 含硬化层大模数齿轮齿条接触强度有限元计算与结果分析50-52
• 5.3.3 大模数齿轮齿条渗碳淬火最优硬化层深度设计结果对比52
• 5.4 本章小结52-53
• 第六章 大模数齿轮齿条接触疲劳强度试验方法制定53-60
• 6.1 引言53
• 6.2 齿轮试验设备53-55
• 6.3 齿轮试件制备55
• 6.4 齿轮接触疲劳承载性能试验55-59
• 6.4.1 少试件S-N曲线试验的试验方案设计55-56
• 6.4.2 试验齿轮的安装56
• 6.4.3 试验应力水平的确定56-57
• 6.4.4 试验点的组合57-58
• 6.4.5 试验齿轮接触疲劳失效判据58
• 6.4.6 拟采用的试验数据处理方法58-59
• 6.5 本章小结59-60
• 第七章 总结与展望60-62
• 7.1 总结60
• 7.2 展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 个人简历66

【参考文献】

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本文编号：457787