多级齿轮传动系统动力学分析及仿真研究

发布时间：2017-08-09 01:21

  本文关键词：多级齿轮传动系统动力学分析及仿真研究

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【摘要】：齿轮传动是机械中最常用的传动形式,广泛应用于机械、电子、航空、航天等领域。附件机匣齿轮传动系统的工作性能对航空发动机的经济性能和使用性能具有重要影响。因此,面向航空附件机匣的多级齿轮传动系统动力学分析和仿真研究具有重要的理论意义和工程价值。本文以某航空附件机匣中的三级直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,基于有限元技术进行了传动系统的模态特性和齿轮接触动力学计算,并仿真分析装配误差、制造误差和转动不平衡量三种误差对齿轮动力学性能的影响,为多级齿轮传动系统的结构改进和优化设计提供理论基础。主要研究工作如下：(1)建立某多级齿轮传动系统的三维CAD模型。应用PRO/E建模软件完成多级齿轮传动的系统的三维建模,并实现三对齿轮的参数化建模：包括齿数、模数、压力角、齿宽等结构参数。(2)利用有限元技术完成多级齿轮传动系统动力学分析。基于HYPERMESH前处理软件,将多级齿轮系统CAD装配模型导入HYPERMESH软件并完成模型有限元网格划分等前处理工作；利用有限元分析软件ANSYS完成多级齿轮传动系统的模态分析,将经过HYPERMESH前处理的有限元模型导入ANSYS进行模态分析,计算多级齿轮传动系统的各阶固有频率和振型,从而分析系统的固有特性；利用显示动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA,完成多级齿轮传动系统动力学分析,得出随时间变化的齿轮动态接触应力变化情况。(3)基于ANSYS/LS-DYNA多级齿轮传动系统动力学分析计算模型,综合考虑制造误差、安装误差和转子不平衡量等因素的影响,定量得出上述误差因素对多级齿轮传动系统动力学性能的影响,为避免共振和提高系统动态性能提供借鉴和参考。
【关键词】：多级齿轮传动系统 动力学分析 模态分析 接触应力 制造安装误差
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题背景及研究意义11-12
• 1.2 相关研究领域和研究进展12-18
• 1.2.1 模态分析技术研究现状12-13
• 1.2.2 齿轮传动啮合刚度的研究发展现状13-15
• 1.2.3 齿轮传动系统动力学分析研究现状15-16
• 1.2.4 多级齿轮传动系统接触碰撞问题研究概况16-18
• 1.3 本文主要研究内容18-21
• 第2章 齿轮动力学分析理论及有限元法21-35
• 2.1 齿轮模态分析理论21-25
• 2.1.1 模态分析理论的假设21
• 2.1.2 多自由度系统的模态分析21-24
• 2.1.3 模态分析的应用方法24-25
• 2.2 齿轮动态接触分析理论25-30
• 2.2.1 接触问题概述25
• 2.2.2 弹性动力学基本方程与基本数值算法25-30
• 2.3 应用软件简介30-32
• 2.3.1 HyperMesh软件简介30
• 2.3.2 ANSYS模态分析简介30-31
• 2.3.3 LS-DYNA动力学接触分析简介31-32
• 2.4 本章小结32-35
• 第3章 多级齿轮传动系统建模及有限元模型前期处理35-47
• 3.1 创建多级齿轮传动系统三维装配模型35-40
• 3.1.1 单个圆柱直齿轮的参数化建模35-38
• 3.1.2 齿轮轴建模38-39
• 3.1.3 轴承建模39
• 3.1.4 多级齿轮传动系统模型装配39-40
• 3.2 基于HyperMesh的多级齿轮传动系统模型前处理40-45
• 3.2.1 模型的导入及几何清理41-42
• 3.2.2 网格划分42-45
• 3.2.3 单元类型设置及模型导出45
• 3.3 本章小结45-47
• 第4章 多级齿轮传动系统模态分析及动力学仿真47-65
• 4.1 多级齿轮传动系统模态分析47-52
• 4.1.1 齿轮啮合处理47-48
• 4.1.2 边界条件设置并求解计算48-51
• 4.1.3 结果处理及分析51-52
• 4.2 基于LS-DYNA的多级齿轮传动系统接触动力学分析52-63
• 4.2.1 模型简化及导入53
• 4.2.2 相关设置53-58
• 4.2.3 动力学计算及结果分析58-63
• 4.3 本章小结63-65
• 第5章 制造安装误差对齿轮传动性能的影响分析65-77
• 5.1 轴间距装配误差对齿轮动力学性能的影响65-70
• 5.1.1 轴间距装配误差的确定65-66
• 5.1.2 考虑轴间距装配误差的接触动力学分析66-67
• 5.1.3 轴间距装配误差的影响结果67-70
• 5.2 齿宽加工误差对齿轮动力学性能的影响70-72
• 5.2.1 齿宽加工误差变量值的选择70
• 5.2.2 考虑齿宽加工误差的动力学接触分析70
• 5.2.3 齿宽加工误差的影响结果70-72
• 5.3 转子转动不平衡量对齿轮动力学性能的影响72-76
• 5.3.1 转子不平衡量的确定72-74
• 5.3.2 考虑转动不平衡量的齿轮动力学接触分析74-75
• 5.3.3 转动不平衡量的影响结果75-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第6章 结论及展望77-79
• 6.1 结论77
• 6.2 展望77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83

【引证文献】

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1 胡雄;齿轮啮合动力学特性研究与故障模拟[D];东北大学;2014年

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本文编号：642913