自升式海洋平台的齿轮齿条强度分析及动力学研究
本文选题:海洋平台 + 齿轮齿条 ; 参考:《江苏科技大学》2017年硕士论文
【摘要】:齿轮齿条式升降系统是自升式海洋平台关键装置之一,其承载能力以及动力学特性是影响海洋平台安全稳定运行的关键因素。本文结合国外自升式海洋平台最新的研究成果,从结构上对自升式海洋平台升降系统进行了设计;运用有限元分析法和动力学分析法,对升降系统齿轮齿条装置分别进行了强度分析以及动力学分析;分析了不同裂纹情况对齿轮齿条强度的影响规律。本文的主要研究内容有:首先,从结构方面对齿轮齿条式升降装置进行了设计,利用三维建模软件Pro/E建立了升降装置的三维模型;通过对其进行受力分析,证明了升降装置传动方案的可行性;撰写了大模数齿轮的建模方法,完成升降装置所有零部件的三维建模,并对其进行了装配。其次,借助有限元分析软件对升降系统的齿轮齿条机构进行了强度分析。分析得到了齿轮和齿条重点区域应力分布的规律;分别分析了齿轮在压力角,模数变化情况下,齿轮和齿条的接触应力以及弯曲应力的变化规律。再次,研究了基于ADAMS的齿轮动力学分析的方法和步骤。运用ADAMS软件对升降装置进行了动力学分析,得到了不同负载工况下齿轮齿条的啮合力曲线图。分析了齿轮未完全断齿以及完全断齿工况下齿轮齿条的啮合力。对回转齿轮进行了动力学分析,结果得到不同负载工况以及不同转速工况下小齿轮和齿圈的啮合力曲线图。最后,在之前有限元分析的基础上,分别建立了齿轮齿根不同长度、深度、宽度情况下的齿轮齿根裂纹模型。研究了裂纹的长度、深度以及宽度对齿轮齿条最大集中应力、接触应力和弯曲应力的影响机制。
[Abstract]:The gear rack lifting system is one of the key devices of the jack-up offshore platform. Its bearing capacity and dynamic characteristics are the key factors affecting the safe and stable operation of the offshore platform. In this paper, the lifting system of the jack-up offshore platform is designed structurally, with the help of finite element analysis and dynamic analysis, combined with the latest research results of overseas jack-up offshore platform. The strength analysis and dynamic analysis of gear rack device of lifting system are carried out, and the influence of different crack conditions on the strength of gear rack is analyzed. The main research contents of this paper are as follows: firstly, the gear rack lifting device is designed from the aspect of structure, the three-dimensional model of the lifting device is established by using the three-dimensional modeling software Pro-E, and the mechanical analysis of the device is carried out. The feasibility of the transmission scheme of the lifting device is proved, the modeling method of the large modulus gear is written, the 3D modeling of all parts of the lifting device is completed, and the assembly is carried out. Secondly, the strength of gear rack mechanism of lifting system is analyzed by means of finite element analysis software. The stress distribution in the key region of gear and rack is analyzed, and the contact stress and bending stress of gear and rack are analyzed under the condition of pressure angle and modulus change, respectively. Thirdly, the methods and steps of gear dynamics analysis based on Adams are studied. The dynamic analysis of the lifting device is carried out by using Adams software, and the meshing force curve of the gear rack under different load conditions is obtained. The meshing force of gear rack under the condition of incomplete broken gear and complete broken tooth is analyzed. The dynamic analysis of rotary gear was carried out, and the meshing force curves of pinion and gear ring were obtained under different load conditions and different rotational speed conditions. Finally, on the basis of the previous finite element analysis, the crack model of gear root is established under the condition of different length, depth and width of gear tooth root. The effects of crack length, depth and width on the maximum concentrated stress, contact stress and bending stress of gear rack are studied.
【学位授予单位】:江苏科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE95
【参考文献】
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,本文编号:2085294
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