三环减速器齿轮参数化建模及其接触应力有限元分析

发布时间：2017-09-02 07:28

  本文关键词：三环减速器齿轮参数化建模及其接触应力有限元分析

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【摘要】：三环减速器是一种传动方式和结构等新颖的少齿差传动装置，有着其他减速器不可比拟的优势。近些年来，三环减速器引起了许多科研工作者的浓厚兴趣，并且在机械工业领域得到了广泛应用。本文主要以三环减速器齿轮副为研究对象，在对齿轮副进行参数化建模的基础上，用有限元法分析其接触应力并且研究齿轮参数对接触应力的影响，，对其承载能力的深入研究具有重要意义。 本文首先确定三环减速器齿轮副的变位系数，根据三环减速器内啮合齿轮副的传动特性，运用软件MathCAD，在保证齿轮副不产生齿廓重叠干涉和重合度大于1的条件下，采用重合度和齿廓重叠干涉系数同时微分逼近的牛顿迭代方法，求得变位系数，此方法的迭代次数比单独使用重合度或齿廓重叠干涉系数微分逼近法要少，齿轮的变位系数小，使得三环减速器结构尺寸小、强度高、承载能力大。然后利用Pro/E对三环减速器内齿环板和输出外齿轮进行参数化设计，达到输入改变的几何参数自动生成三维齿廓模型的目的，充分体现了Pro/E软件参数化设计重要思想；同时运用Pro/E对三环减速器进行装配和干涉检查，为后续齿轮副的有限元接触分析提供精确的啮合齿轮副模型。 运用有限元分析软件ANSYS，对三环减速器齿轮副进行有限元接触分析。通过对比完整齿轮副和部分齿轮副的有限元啮合情况，最终得到完整齿轮副有限元模型分析的合理性，求得齿轮副的等效应力、接触区域接触齿面的contact stress和它的分布情况。同时通过三环减速器多齿弹性啮合效应的理论数学模型，求得此时三环减速器的实际啮合齿数和载荷分配随着啮合点由进入啮合到脱离啮合的变化情况。 根据三环减速器齿轮副参数化建模，建立不同齿顶高系数下的啮合齿轮副，分析不同齿顶高系数和变位系数下内啮合齿轮副接触应力的变化情况。
【关键词】：三环减速器 变位系数 参数化 接触应力
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.46;TH132.41
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-13
• 1.1 课题研究的背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究综述10-12
• 1.2.1 三环减速器研究现状10-11
• 1.2.2 齿轮接触应力研究现状11-12
• 1.3 论文主要内容及研究方法12-13
• 2. 三环减速器齿轮副变位系数的确定13-21
• 2.1 三环减速器齿轮副的限制条件13-14
• 2.2 三环减速器内外齿轮变位系数的确定14-16
• 2.2.1 选择变位系数的方法14-15
• 2.2.2 两个主要限制条件15
• 2.2.3 变位系数满足的啮合方程15
• 2.2.4 求解变位系数15-16
• 2.3 三环减速器内外齿轮变位系数的演算过程16-20
• 2.3.1 软件介绍16
• 2.3.2 初选啮合角16
• 2.3.3 计算过程16-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3. 三环减速器齿轮副的参数化建模及装配21-35
• 3.1 系统环境介绍21-22
• 3.1.1 Pro/E 简介及特征21-22
• 3.1.2 基于 Pro/E 的齿轮参数化建模22
• 3.2 渐开线圆柱变位齿轮的构建方法22-25
• 3.2.1 变位齿轮几何尺寸的计算公式22-23
• 3.2.2 变位齿轮渐开线齿廓方程23
• 3.2.3 变位齿轮齿廓线造型23-25
• 3.3 三环减速器齿轮副的实体建模25-29
• 3.3.1 内齿环板的参数化建模25-28
• 3.3.2 输出外齿轮的参数化建模28-29
• 3.4 三环减速器齿轮参数化建模的程序29-30
• 3.5 三环减速器的装配和干涉检查30-34
• 3.5.1 三环减速器主要零件实体建模31-32
• 3.5.2 三环减速器装配体的建立32-33
• 3.5.3 三环减速器装配体的干涉检查33-34
• 3.6 本章小结34-35
• 4. 三环减速器齿轮副的有限元分析35-47
• 4.1 有限元法与接触理论35-37
• 4.1.1 有限元方法35-36
• 4.1.2 接触问题有限元方法36-37
• 4.2 ANSYS 软件37-38
• 4.3 Pro/E 与 ANSYS 的连接38
• 4.4 三环减速器内啮合齿轮副有限元分析38-46
• 4.4.1 齿轮副实体模型的建立38-39
• 4.4.2 齿轮副有限元模型的建立39-42
• 4.4.3 齿轮副有限元结果的对比分析42-46
• 4.5 本章小结46-47
• 5. 三环减速器齿轮副的弹性啮合效应47-54
• 5.1 齿轮副工作齿廓间隙的计算47-49
• 5.2 多齿弹性啮合效应的理论解析49-51
• 5.3 实例计算51-52
• 5.4 齿轮副啮合点位置对齿轮副载荷分配的影响52-53
• 5.5 本章小结53-54
• 6. 齿轮参数对三环减速器齿轮副接触应力的影响54-60
• 6.1 不同参数的选取54
• 6.2 接触应力有限元分析比较54-59
• 6.3 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64
• 作者简介64-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：777188