基于虚拟样机的高分子材料齿轮磨损试验机设计与试验研究
发布时间：2022-09-30 19:49
高分子复合材料的快速发展以及性能不断提高,推动了高分子复合材料齿轮在汽车和其他工程中的应用,引领机械行业向着轻量化方向发展。为了研究高分子材料齿轮摩擦磨损机理以及设计方法,开发设计高分子齿轮试验机具有重要的工程意义。虚拟样机技术是一门综合多学科的技术,它为产品的研发提供了一种全新的设计方法。与传统的设计和制造相比较,虚拟样机设计有效地缩短了产品的研发周期以及提高了产品性能。本研究采用理论分析和试验研究相结合的方法,基于虚拟样机技术,针对高分子复合材料齿轮试验机进行系统设计和性能仿真。利用有限元软件ANSYS Workbench对高分子复合材料齿轮进行了静力学分析,通过Matlab软件对仿真齿轮接触应力的数据进行拟合,建立等效应力和负载转矩之间的数学模型,以计算选用齿轮所能承受的最大转矩;基于赫兹接触理论对齿轮接触应力进行了理论分析,结合理论分析与仿真分析结果,确定了试验机加载系统的加载范围;基于粘弹性体的力学分析,确定了加载系统采用单铰链支撑的滚珠丝杠砝码加载方案。在试验过程中可调式测试齿轮箱偏转角变化范围很小,所以测试系统采用间断相位法测量可调式测试齿轮箱偏转角;利用SolidWor...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 试验机国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.2.3 试验机发展趋势
1.3 虚拟样机技术综述
1.3.1 虚拟样机技术的产生背景
1.3.2 虚拟样机技术
1.3.3 虚拟样机技术的应用
1.4 课题研究内容
第二章 高分子复合材料齿轮的接触应力仿真分析
2.1 ANSYS Workbench简介
2.2 接触应力分析
2.2.1 齿轮模型的建立与材料的选用
2.2.2 创建齿轮接触对与网格划分
2.2.3 定义边界条件与施加载荷
2.2.4 ANSYS Workbench求解与结果分析
2.3 齿轮接触应力的数据拟合
2.4 齿轮接触应力计算
2.5 本章小结
第三章 高分子复合材料齿轮试验机机械系统方案设计
3.1 高分子复合材料齿轮试验机虚拟样机设计流程
3.2 高分子复合材料齿轮试验机设计方案研究
3.3 传动系统设计
3.3.1 功率流齿轮传动装置
3.3.2 试验机传动系统设计方案确定
3.4 加载系统设计
3.4.1 粘弹性体力学模型
3.4.2 试验机加载系统设计方案确定
3.4.3 试验机加载系统原理
3.4.4 丝杠电机选型
3.4.5 滚珠丝杠支撑架强度分析
3.5 齿轮磨损量测试原理
3.6 装夹系统设计
3.7 齿轮试验机虚拟样机建模及运动仿真
3.7.1 试验机虚拟装配
3.7.2 虚拟样机模型运动仿真
3.8 试验机的主要性能指标
3.9 本章小结
第四章 高分子复合材料齿轮试验机模态分析及动力学仿真
4.1 试验机模态分析
4.1.1 试验机模型建立与网格划分
4.1.2 定义材料属性与添加约束
4.1.3 模态结果分析
4.2 试验机动力学仿真的模型建立
4.2.1 SolidWorks与 ADAMS之间数据交换
4.2.2 导入虚拟样机模型
4.3 试验机动力学仿真分析
4.3.1 定义材料属性
4.3.2 创建约束
4.3.3 齿轮接触动力学模型的建立
4.3.4 添加驱动和载荷
4.3.5 试验机仿真结果分析
4.4 从动轴转速验证
4.5 本章小结
第五章 高分子复合材料齿轮摩擦磨损试验研究及误差分析
5.1 高分子复合材料齿轮粘着磨损模型的建立
5.2 高分子复合材料齿轮磨损试验
5.2.1 尼龙66 齿轮摩擦磨损试验
5.2.2 PEEK齿轮接触力试验
5.2.3 10%CF-PEEK齿轮摩擦磨损试验
5.3 系统误差分析
5.3.1 加载系统误差分析
5.3.2 测试系统误差分析
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]闭功率流锥齿轮试验台及传动齿轮箱的设计与分析[J]. 魏冰阳,王俊恒,邓效忠,刘忠明,孟令先. 机械传动. 2018(09)
[2]渐开线直齿圆柱齿轮磨损的数值计算与分析[J]. 胡波,黄平. 润滑与密封. 2017(12)
[3]直齿圆柱齿轮动力学特性分析与ADAMS仿真研究[J]. 程言丽,肖正明,王旭. 机械强度. 2016(04)
[4]MM-200型摩擦磨损试验机数据采集系统的设计[J]. 郑书雅,刘艳妍,胡天威. 机械研究与应用. 2016(02)
[5]齿轮试验台多路变压力分油装置压力和流量仿真分析[J]. 王丹,冯金,覃琨,张伟伟. 机械科学与技术. 2016(05)
[6]齿轮动力学试验机的设计[J]. 宁俊杰,张临涛,舒赞辉,石照耀. 工具技术. 2016(03)
[7]大功率减速器加载试验台设计[J]. 毛现霞. 科技创新与应用. 2016(05)
[8]形状记忆高分子材料的新型共混制备方法[J]. 杜江,姚雪亮,刘彦良,万德成,浦鸿汀. 高分子学报. 2016(01)
[9]齿轮箱疲劳试验台系统研究现状及发展趋势[J]. 程彦泉,周建军,李静,胡涛. 机械传动. 2015(09)
[10]变速器试验台测控系统研发[J]. 米林,李利锋,谭伟. 四川兵工学报. 2014(05)
博士论文
[1]数控刻楦机虚拟样机设计及关键技术研究[D]. 刘岩.浙江大学 2008
[2]挖掘机器人虚拟样机建模技术及其应用研究[D]. 刘静.浙江大学 2005
硕士论文
[1]组合式轮系效率试验台虚拟设计与仿真分析[D]. 金森.西安理工大学 2017
[2]基于虚拟样机技术的电动汽车刚柔耦合整车模型动力学仿真分析研究[D]. 刘鑫.电子科技大学 2017
[3]齿轮传动综合试验台测控系统设计与研究[D]. 王正要.南京理工大学 2017
[4]大型多功能试验机结构设计问题研究[D]. 卢建国.吉林大学 2016
[5]齿轮箱疲劳测试系统关键技术研究[D]. 程彦泉.杭州电子科技大学 2016
[6]行星齿轮减速器试验台的设计与研究[D]. 徐湛楠.合肥工业大学 2013
[7]油茶果采摘机虚拟样机设计及动力学分析[D]. 刘银辉.中南林业科技大学 2012
[8]塑料斜齿轮啮合热力耦合数值仿真[D]. 栾义.湘潭大学 2012
[9]多功能钻机工作装置的虚拟样机设计[D]. 王翔.中国地质大学 2011
[10]封闭功率齿轮传动试验研究[D]. 许文科.华中科技大学 2009
本文编号：3684166
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 试验机国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.2.3 试验机发展趋势
1.3 虚拟样机技术综述
1.3.1 虚拟样机技术的产生背景
1.3.2 虚拟样机技术
1.3.3 虚拟样机技术的应用
1.4 课题研究内容
第二章 高分子复合材料齿轮的接触应力仿真分析
2.1 ANSYS Workbench简介
2.2 接触应力分析
2.2.1 齿轮模型的建立与材料的选用
2.2.2 创建齿轮接触对与网格划分
2.2.3 定义边界条件与施加载荷
2.2.4 ANSYS Workbench求解与结果分析
2.3 齿轮接触应力的数据拟合
2.4 齿轮接触应力计算
2.5 本章小结
第三章 高分子复合材料齿轮试验机机械系统方案设计
3.1 高分子复合材料齿轮试验机虚拟样机设计流程
3.2 高分子复合材料齿轮试验机设计方案研究
3.3 传动系统设计
3.3.1 功率流齿轮传动装置
3.3.2 试验机传动系统设计方案确定
3.4 加载系统设计
3.4.1 粘弹性体力学模型
3.4.2 试验机加载系统设计方案确定
3.4.3 试验机加载系统原理
3.4.4 丝杠电机选型
3.4.5 滚珠丝杠支撑架强度分析
3.5 齿轮磨损量测试原理
3.6 装夹系统设计
3.7 齿轮试验机虚拟样机建模及运动仿真
3.7.1 试验机虚拟装配
3.7.2 虚拟样机模型运动仿真
3.8 试验机的主要性能指标
3.9 本章小结
第四章 高分子复合材料齿轮试验机模态分析及动力学仿真
4.1 试验机模态分析
4.1.1 试验机模型建立与网格划分
4.1.2 定义材料属性与添加约束
4.1.3 模态结果分析
4.2 试验机动力学仿真的模型建立
4.2.1 SolidWorks与 ADAMS之间数据交换
4.2.2 导入虚拟样机模型
4.3 试验机动力学仿真分析
4.3.1 定义材料属性
4.3.2 创建约束
4.3.3 齿轮接触动力学模型的建立
4.3.4 添加驱动和载荷
4.3.5 试验机仿真结果分析
4.4 从动轴转速验证
4.5 本章小结
第五章 高分子复合材料齿轮摩擦磨损试验研究及误差分析
5.1 高分子复合材料齿轮粘着磨损模型的建立
5.2 高分子复合材料齿轮磨损试验
5.2.1 尼龙66 齿轮摩擦磨损试验
5.2.2 PEEK齿轮接触力试验
5.2.3 10%CF-PEEK齿轮摩擦磨损试验
5.3 系统误差分析
5.3.1 加载系统误差分析
5.3.2 测试系统误差分析
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]闭功率流锥齿轮试验台及传动齿轮箱的设计与分析[J]. 魏冰阳,王俊恒,邓效忠,刘忠明,孟令先. 机械传动. 2018(09)
[2]渐开线直齿圆柱齿轮磨损的数值计算与分析[J]. 胡波,黄平. 润滑与密封. 2017(12)
[3]直齿圆柱齿轮动力学特性分析与ADAMS仿真研究[J]. 程言丽,肖正明,王旭. 机械强度. 2016(04)
[4]MM-200型摩擦磨损试验机数据采集系统的设计[J]. 郑书雅,刘艳妍,胡天威. 机械研究与应用. 2016(02)
[5]齿轮试验台多路变压力分油装置压力和流量仿真分析[J]. 王丹,冯金,覃琨,张伟伟. 机械科学与技术. 2016(05)
[6]齿轮动力学试验机的设计[J]. 宁俊杰,张临涛,舒赞辉,石照耀. 工具技术. 2016(03)
[7]大功率减速器加载试验台设计[J]. 毛现霞. 科技创新与应用. 2016(05)
[8]形状记忆高分子材料的新型共混制备方法[J]. 杜江,姚雪亮,刘彦良,万德成,浦鸿汀. 高分子学报. 2016(01)
[9]齿轮箱疲劳试验台系统研究现状及发展趋势[J]. 程彦泉,周建军,李静,胡涛. 机械传动. 2015(09)
[10]变速器试验台测控系统研发[J]. 米林,李利锋,谭伟. 四川兵工学报. 2014(05)
博士论文
[1]数控刻楦机虚拟样机设计及关键技术研究[D]. 刘岩.浙江大学 2008
[2]挖掘机器人虚拟样机建模技术及其应用研究[D]. 刘静.浙江大学 2005
硕士论文
[1]组合式轮系效率试验台虚拟设计与仿真分析[D]. 金森.西安理工大学 2017
[2]基于虚拟样机技术的电动汽车刚柔耦合整车模型动力学仿真分析研究[D]. 刘鑫.电子科技大学 2017
[3]齿轮传动综合试验台测控系统设计与研究[D]. 王正要.南京理工大学 2017
[4]大型多功能试验机结构设计问题研究[D]. 卢建国.吉林大学 2016
[5]齿轮箱疲劳测试系统关键技术研究[D]. 程彦泉.杭州电子科技大学 2016
[6]行星齿轮减速器试验台的设计与研究[D]. 徐湛楠.合肥工业大学 2013
[7]油茶果采摘机虚拟样机设计及动力学分析[D]. 刘银辉.中南林业科技大学 2012
[8]塑料斜齿轮啮合热力耦合数值仿真[D]. 栾义.湘潭大学 2012
[9]多功能钻机工作装置的虚拟样机设计[D]. 王翔.中国地质大学 2011
[10]封闭功率齿轮传动试验研究[D]. 许文科.华中科技大学 2009
本文编号：3684166
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