基于数值仿真的锥齿轮摩擦学性能研究
发布时间：2021-08-28 17:56
随着时代的进步,摩擦学在不断发展。在齿轮设计过程中,为了延长齿轮的寿命,降低噪音,考虑摩擦因素影响越来越得到设计者的重视。在传统的齿轮摩擦学性能研究过程中,通常采用实验的方法对齿轮进行摩擦学性能研究,但是实验浪费了大量的人力以及物力。随着计算机技术的进步,目前的齿轮摩擦学研究通常采用虚拟仿真技术与实验相结合的方式,因为虚拟仿真技术可以对实验解决不了的问题进行补充。如对于应力和温度的测量,通过实验只能获得某点的应力和温度,而通过有限元仿真分析却可以得到应力场和温度场。本文应用虚拟仿真技术,以通用单级锥齿轮为例,通过对其进行动力学、静力学仿真分析,研究其摩擦学性能,为锥齿轮优化设计提供理论参考。主要内容包括以下几个方面:1、应用动力学软件ADAMS对锥齿轮建立动力学仿真模型,分析不同转速下锥齿轮的正压力、摩擦力变化情况,得到从啮入到啮出过程中最大瞬时摩擦力随转速升高而增大这一结论。2、应用有限元分析软件ANSYS Workbench对锥齿轮的轮齿进行有限元静力学分析,模拟计算不同转速、不同啮合位置的应力场,通过分析得到随着啮入到啮出不同的啮合位置锥齿轮的等效接触应力和等效弯曲应力的变化趋势...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１主从动齿轮模型??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｄｒｉｖｉｎｇ?ａｎｄ?ｄｒｉｖｅｎ?Ｇｅａｒ??
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第二章锥齿轮建模与摩擦动力学分析??（１２）选择机械配合窗口中的齿轮选项，先后点击大齿轮和小齿轮的轴线当作进行配??合的实体，在比例栏中分别的输入大小齿轮的齿数。要注意的是如果先选择了大齿轮的??轴线则在左边先输入大齿轮的齿数，这样才能正确的对应，以此方式进行装配成功后的??结果如图２．３所示。??图２．３成功装配的齿轮对??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄ?ｇｅａｒ?ｐａｉｒ??２．４虚拟样机技术与ＡＤＡＭＳ软件的介绍??２．４．１虚拟样机技术简介??机械设计事实上是一种发现与分析和处理矛盾并存的过程，也是进一步进行优化的??过程。通常来说机械设计需要许多步骤，这些步骤包含了图样的设计、样品的制造、多??次的改良测试以及定型生产等。但是在这个过程中，为了满足各种设计需要，经常会出??现制造出的样品经过反复测试，消耗的时间长，成本也很贵。然而虚拟样机的出现，为??这一种现象提供了更丰富的可能性，改善了传统的设计方式，它可以使用计算机来实现??设计实验并改善这一重复的过程。正是由于这种方式的存在不仅降低了研发的周期还大??幅度的降低了科研成本，同时增加了盈利的金额。虚拟样机的出现一定程度上加快了敏??捷制造业的进步，推动了数字化、网络化和智能化１２９１。??所谓虚拟样机技术（ＶＰｍ，ｉｒｔＵａｌ?Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）即是在产品幵发的过程中，将分散的各零??部件的设计和分析技术相互结合，利用现有的计算机技术制造出产品的整机模型，针对??设计的产品在正式使用之后可能的情况进行仿真分析，可以准确的预测出产品整体性能??并加以改善，以及优化产品的质量［３？。??虚拟样机是以一个包含组成整机的
【参考文献】：
期刊论文
[1]机械设计制造中的虚拟现实技术刍议[J]. 赵烨菊,曾鹏. 山东工业技术. 2019(13)
[2]石墨烯在金刚石基体表面的纳米摩擦学行为研究[J]. 黄哲伟,吉喆,陈苏琳,张执南,沈彬. 摩擦学学报. 2019(02)
[3]成形砂轮磨削齿轮表面形貌特征及摩擦学特性分析[J]. 王龙,田欣利,唐修检,刘谦,姚巨坤,李德发. 制造技术与机床. 2019(01)
[4]轧制油中添加成膜剂对轧制铝板表面质量的影响[J]. 李政,周亚军. 润滑与密封. 2018(07)
[5]考虑轮辐刚度和齿廓修形的渐开线直齿轮动载荷研究[J]. 李春明,王成,杜明刚,赵志刚. 兵工学报. 2018(06)
[6]直齿行星齿轮动力学建模与分析研究[J]. 潘博,孙京,于登云,胡华君. 动力学与控制学报. 2018(02)
[7]虚拟样机技术在机床运动分析中的研究[J]. 韩彦勇,郑喜贵,朱永刚,胡小静. 中国科技信息. 2015(24)
[8]原子尺度摩擦研究进展[J]. 张红卫,张田忠. 固体力学学报. 2014(05)
[9]浅谈虚拟样机技术及其建模与仿真[J]. 黄迪. 科教导刊(上旬刊). 2014(05)
[10]齿轮接触应力和温度场分析[J]. 郁晗. 机械工程与自动化. 2013(05)
博士论文
[1]新型磨损自修复润滑剂的研制及其摩擦学特性和应用性研究[D]. 莫云辉.上海大学 2010
硕士论文
[1]基于虚拟现实的生产线仿真关键技术研究及其应用[D]. 林文博.浙江大学 2019
[2]基于油液分析的盾构机状态监测技术研究[D]. 刘江然.石家庄铁道大学 2016
[3]水润滑轴承材料的摩擦磨损性能及摩擦学机理研究[D]. 郭国凡.集美大学 2016
[4]一种更加高效的求解点接触弹流润滑问题的直接迭代算法及研究[D]. 张美莹.郑州大学 2011
[5]基于PRO/E和ADAMS的变速器动力学仿真[D]. 傅友宾.大连理工大学 2007
[6]基于CATIA和ADAMS的减速器参数化设计及仿真[D]. 余国权.大连理工大学 2006
本文编号：3368982
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１主从动齿轮模型??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｄｒｉｖｉｎｇ?ａｎｄ?ｄｒｉｖｅｎ?Ｇｅａｒ??
－?Ａ??？—?？?—＾?Ｓ＾：＇：?Ｔ，；：＂??ａ＂?ｉＭｏｔ?ｖｍ??的时以?＾?－Ｓ＾?ｓｔｌａＵ??？？？?ｌｙｓｉｎｇ?ｉｓ屬?：ｓｋ５ＳＳ￣－??？■响?ｍｒ－￣Ｂ?＊？－＊？?料?■????？?？Ｗ挪？》?ｌＯＴＯＣｔｏ－?－?ｌ￡？＊Ｗｉ??＊？？．?＾?ｒ－ｒ?＾?－￣＊－??＇＊?＾?＿．？”：?Ｎ＇ｉｗｉ．．．．．．＾?．ＪＪｉＪ：??—??項锖《?ｊｗ?Ｗ?？?ｉ?ｖｕ??Ｆ＾？ｉ｜??一?Ｊ二：」｜??图２．２?Ｇｅａｒｔｒａｘ工具栏??Ｆｉｇ．?２．２?Ｇｅａｒｔｒａｘ?Ｔｏｏｌｂａｒ??２．３锥齿轮几何模型的装配??对锥齿轮三维模型设计过程之后，装配也是一个待解决的重要问题。因为装配过程??中可能会遇到干涉等问题，所以精确的装配过程也是必要的，过程如下：??（１）准备好所需要装配的大小锥齿轮。??（２）将大锥齿轮打开，在其过轴线的任意两个基准面中的一个上画一根草图线，连接??两个锥齿轮的交点和齿轮端面的中点处做一根中心线。??（３）将齿轮的背面作为基准面做一根草图线，将单个齿根的齿根线的中点与端面圆心??相连接做一根草图线。??（４）按先后的次序点击插入，参考几何体，基准面接着在弹出的对话框中分别选择前??面所建立的草图线作为第一参考和第二参考。??（５）打开小齿轮模型，重复上述２，?３，?４步的操作，和大齿轮操作唯一的不同点是，??齿轮的背面的草图线是连接单个齿顶的齿顶线的中点和端面圆心。??（６）使用“同轴心”和“重合”两个命令将大齿轮装配在轴上面。??（７）选择标准配合工作栏里面的“重合”命令，选择大齿轮的锥线交点和小齿轮的
第二章锥齿轮建模与摩擦动力学分析??（１２）选择机械配合窗口中的齿轮选项，先后点击大齿轮和小齿轮的轴线当作进行配??合的实体，在比例栏中分别的输入大小齿轮的齿数。要注意的是如果先选择了大齿轮的??轴线则在左边先输入大齿轮的齿数，这样才能正确的对应，以此方式进行装配成功后的??结果如图２．３所示。??图２．３成功装配的齿轮对??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄ?ｇｅａｒ?ｐａｉｒ??２．４虚拟样机技术与ＡＤＡＭＳ软件的介绍??２．４．１虚拟样机技术简介??机械设计事实上是一种发现与分析和处理矛盾并存的过程，也是进一步进行优化的??过程。通常来说机械设计需要许多步骤，这些步骤包含了图样的设计、样品的制造、多??次的改良测试以及定型生产等。但是在这个过程中，为了满足各种设计需要，经常会出??现制造出的样品经过反复测试，消耗的时间长，成本也很贵。然而虚拟样机的出现，为??这一种现象提供了更丰富的可能性，改善了传统的设计方式，它可以使用计算机来实现??设计实验并改善这一重复的过程。正是由于这种方式的存在不仅降低了研发的周期还大??幅度的降低了科研成本，同时增加了盈利的金额。虚拟样机的出现一定程度上加快了敏??捷制造业的进步，推动了数字化、网络化和智能化１２９１。??所谓虚拟样机技术（ＶＰｍ，ｉｒｔＵａｌ?Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）即是在产品幵发的过程中，将分散的各零??部件的设计和分析技术相互结合，利用现有的计算机技术制造出产品的整机模型，针对??设计的产品在正式使用之后可能的情况进行仿真分析，可以准确的预测出产品整体性能??并加以改善，以及优化产品的质量［３？。??虚拟样机是以一个包含组成整机的
【参考文献】：
期刊论文
[1]机械设计制造中的虚拟现实技术刍议[J]. 赵烨菊,曾鹏. 山东工业技术. 2019(13)
[2]石墨烯在金刚石基体表面的纳米摩擦学行为研究[J]. 黄哲伟,吉喆,陈苏琳,张执南,沈彬. 摩擦学学报. 2019(02)
[3]成形砂轮磨削齿轮表面形貌特征及摩擦学特性分析[J]. 王龙,田欣利,唐修检,刘谦,姚巨坤,李德发. 制造技术与机床. 2019(01)
[4]轧制油中添加成膜剂对轧制铝板表面质量的影响[J]. 李政,周亚军. 润滑与密封. 2018(07)
[5]考虑轮辐刚度和齿廓修形的渐开线直齿轮动载荷研究[J]. 李春明,王成,杜明刚,赵志刚. 兵工学报. 2018(06)
[6]直齿行星齿轮动力学建模与分析研究[J]. 潘博,孙京,于登云,胡华君. 动力学与控制学报. 2018(02)
[7]虚拟样机技术在机床运动分析中的研究[J]. 韩彦勇,郑喜贵,朱永刚,胡小静. 中国科技信息. 2015(24)
[8]原子尺度摩擦研究进展[J]. 张红卫,张田忠. 固体力学学报. 2014(05)
[9]浅谈虚拟样机技术及其建模与仿真[J]. 黄迪. 科教导刊(上旬刊). 2014(05)
[10]齿轮接触应力和温度场分析[J]. 郁晗. 机械工程与自动化. 2013(05)
博士论文
[1]新型磨损自修复润滑剂的研制及其摩擦学特性和应用性研究[D]. 莫云辉.上海大学 2010
硕士论文
[1]基于虚拟现实的生产线仿真关键技术研究及其应用[D]. 林文博.浙江大学 2019
[2]基于油液分析的盾构机状态监测技术研究[D]. 刘江然.石家庄铁道大学 2016
[3]水润滑轴承材料的摩擦磨损性能及摩擦学机理研究[D]. 郭国凡.集美大学 2016
[4]一种更加高效的求解点接触弹流润滑问题的直接迭代算法及研究[D]. 张美莹.郑州大学 2011
[5]基于PRO/E和ADAMS的变速器动力学仿真[D]. 傅友宾.大连理工大学 2007
[6]基于CATIA和ADAMS的减速器参数化设计及仿真[D]. 余国权.大连理工大学 2006
本文编号：3368982
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