轴系结构动静态仿真及分析

发布时间：2017-09-08 11:39

  本文关键词：轴系结构动静态仿真及分析

  更多相关文章： 接触问题 轴系结构 参数化 有限元法 ANSYS/LS-DYNA

【摘要】：近年来,通过理论和计算机仿真分别对齿轮和轴承的研究文献比较多,而对于将齿轮、轴和轴承结合的轴系结构的研究较少,在其分析时,由于研究对象是单一的,加上局部条件很难确定,就无法正确的反映出轴系结构中各个构件的相互影响情况,因此为了准确地模拟轴系结构的运转情况,需要对轴系结构进行整体分析。本文以齿轮轴-齿轮-轴承组成的整体轴系结构为研究对象,利用有限元软件ANSYS和动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA对轴系结构进行了静态和动态仿真,考虑装配误差和轴承游隙两个因素的改变,观察轴系结构之间相互影响情况。首先,本文阐述了接触理论,包括经典的赫兹接触理论、接触问题的基本方程以及接触问题的求解算法；阐述了有限元法的基本内容,包括有限元法的应用步骤、有限元法的一般程序结构；对ANSYS接触问题进行了讨论,包括接触类型和接触算法等,为轴系结构有限元分析奠定了基础。其次,利用三维建模软件Pro/e完成了轴系结构的模型的建立,实现了齿轮的参数化建模,该方法缩短了产品的开发周期,提高了产品的设计质量,节约成本。然后,利用有限元分析软件ANSYS对轴系结构进行了静态分析,考虑了装配误差因素之轴线平行度偏差的情况下对轴系结构进行了对比仿真分析,得出在实际装配中,应该严格控制齿轮的装配误差,保证轴系结构的正常运转。最后,利用显式动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA对轴系结构进行了动力学仿真,最终在考虑装配误差因素之轴线平行度偏差和轴承径向游隙变化对轴系结构影响的情况下做了动态仿真对比分析,得出了随着轴线平行度偏差的增加轴系结构的最大等效应力变化也相应的增加,轴承径向游隙对于轴系结构的应力变化和稳定性具有重要的影响,应该根据轴系结构的应用工况进行合理的选用,选择适当的游隙,取得较好的应力或稳定性的效果。
【关键词】：接触问题 轴系结构 参数化 有限元法 ANSYS/LS-DYNA
【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】：TH111
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 齿轮传动分析的研究现状12-14
• 1.2.1 国外齿轮传动分析的研究现状12-14
• 1.2.2 国内齿轮传动分析的研究现状14
• 1.3 滚动轴承的研究现状14-17
• 1.3.1 国外滚动轴承的研究现状14-16
• 1.3.2 国内滚动轴承的研究现状16-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-19
• 第2章 接触理论和有限元方法19-31
• 2.1 经典赫兹接触力学20-22
• 2.2 接触问题的基本方程22
• 2.3 接触问题的求解方法22-23
• 2.4 有限元理论23-27
• 2.4.1 有限元法概述23
• 2.4.2 接触问题的有限元模型23-25
• 2.4.3 有限元法的应用步骤25-26
• 2.4.4 有限元法的一般程序结构26-27
• 2.5 ANSYS接触问题的讨论27-29
• 2.5.1 ANSYS接触类型27-28
• 2.5.2 ANSYS接触算法28-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第3章 基于Pro/e的轴系结构模型建立31-39
• 3.1 渐开线齿轮齿廓曲线方程31
• 3.2 渐开线直齿轮模型的建立31-34
• 3.3 利用Pro/e对齿轮进行装配34-35
• 3.4 滚动轴承的建模35-37
• 3.5 总体机构的装配图37
• 3.6 ANSYS模型导入37-38
• 3.7 本章小结38-39
• 第4章 基于ANSYS的轴系结构静力学分析39-55
• 4.1 ANSYS有限元简介39-40
• 4.2 ANSYS接触分析步骤40-41
• 4.3 轴系结构静力接触分析过程41-48
• 4.3.1 建立有限元模型41
• 4.3.2 添加单元类型和材料属性41
• 4.3.3 网格划分41-44
• 4.3.4 接触单元的定义44-46
• 4.3.5 施加边界条件与载荷46-47
• 4.3.6 求解47-48
• 4.4 考虑装配误差的轴系结构静力学对比分析48-54
• 4.4.1 考虑轴不平行的轴系结构静态对比分析49-50
• 4.4.2 考虑轴不平行的齿轮静态对比分析50-51
• 4.4.3 考虑轴不平行的滚动轴承静态对比分析51-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 基于ANSYS/LS-DYNA的轴系结构动力学分析55-77
• 5.1 ANSYS/LS-DYNA简介55
• 5.2 ANSYS/LS-DYNA分析的一般流程55-56
• 5.3 轴系结构的动力学分析56-62
• 5.3.1 有限元模型56
• 5.3.2 定义单元属性56-57
• 5.3.3 划分网格57-58
• 5.3.4 定义PART58-59
• 5.3.5 定义接触59
• 5.3.6 定义约束和加载59-61
• 5.3.7 分析求解控制61-62
• 5.4 计算结果分析62-66
• 5.4.1 轴系结构整体动态分析62-64
• 5.4.2 齿轮轮齿结构动态分析64-65
• 5.4.3 滚动轴承动态分析65-66
• 5.5 考虑装配误差的轴系结构动力学对比分析66-70
• 5.5.1 考虑轴不平行的轴系结构动态对比分析66-67
• 5.5.2 考虑轴不平行的滚动轴承动态对比分析67-68
• 5.5.3 考虑轴不平行的齿轮动态对比分析68-70
• 5.6 考虑轴承径向游隙的轴系结构动力学分析70-75
• 5.6.1 轴承径向游隙70-71
• 5.6.2 考虑轴承径向游隙的轴系结构动态对比分析71-72
• 5.6.3 考虑轴承径向游隙的齿轮动态对比分析72-73
• 5.6.4 考虑轴承径向游隙的轴上点速度的对比分析73-75
• 5.7 本章小结75-77
• 第6章 全文总结与展望77-79
• 6.1 全文总结77-78
• 6.2 展望78-79
• 参考文献79-85
• 致谢85

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本文编号：813821