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基于ANSYS耦合箱体刚度的齿轮修形研究

作　者: 万艳丽
导　师: 王德伦
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 接触分析齿廓修形齿向修形耦合箱体刚度
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 352次
引　用: 6次
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内容摘要

20万吨级大型混炼挤压造粒机对其减速箱使用性能提出很高要求,深入研究齿轮修形技术,对提高减速箱齿轮传动的承载能力与传动平稳性极具理论指导意义。本文以20万吨级大型混炼挤压造粒机前分配齿轮组为研究对象,利用APDL语言在ANSYS中建立参数化接触模型,结合接触分析轮齿综合变形结果与箱体变形求解,以沿轮齿接触线载荷分布为评价指标,给出耦合箱体刚度的齿轮齿向修形参数和齿廓修形参数的计算方法。首先,依据齿轮弹性啮合理论,在研究渐开线齿轮齿向及齿廓修形原理的基础上,提出了一种基于轮齿接触仿真计算渐开线齿轮修形参数的研究方法。其次,基于精确的渐开线方程、渐开线螺旋面方程和齿根过渡曲线方程在ANSYS中通过APDL编程建立带轴段的斜齿轮参数化三维有限元模型。依据齿轮接触线方程的推导对接触线附近的网格进行细化,以达到求解精度的要求。设置接触对,并根据装配关系进行约束和加载,建立齿轮接触分析模型。本文以Visual Basic为开发平台,SQLServer为数据载体,开发了一套完整的齿轮修形软件,自动生成所有APDL程序。然后,在不考虑箱体变形前提下,利用齿轮轴弯扭合成刚度的简化求法计算齿轮轴的组合变形,结合从接触分析结果中提取的齿向载荷分布情况,定义齿向修形三要素。依据齿轮啮合原理和接触分析的轮齿变形结果,定义齿廓修形三要素。接着,提出在齿轮修形参数计算过程中耦合箱体刚度的算法。应用ANSYS中提供的特殊单元实现箱体和齿轮轴之间力和位移的传递,并利用加载于箱体的力矢量及其产生的位移矢量的线性相关性提取箱体的刚度阵,提高计算效率。经分析:箱体刚度对轮齿的弹性变形和轮齿载荷分布都有一定的影响,有必要在确定修形参数过程中考虑箱体刚度的影响。最后,绘制修形前后一个轮齿从啮入到啮出整个过程中的载荷分布云图。对比说明:适当的修形有效地去除了齿顶齿根干涉现象,降低了齿轮传动振动和噪声;改善了沿齿向载荷分布不均现象,提高了承载能力和使用寿命。大型混炼挤压造粒机齿轮修形的研究对进一步研究渐开线斜齿轮传动的运动性能具有参考价值和指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题来源  9
  1.2 国内外的研究现状和发展趋势  9-12
    1.2.1 国外的研究现状  10-11
    1.2.2 国内的研究现状  11-12
  1.3 研究意义及主要研究方法  12-13
    1.3.1 本课题研究的意义  12-13
    1.3.2 本课题主要研究方法  13
  1.4 本文的研究内容  13-15
2 齿轮齿面接触有限元分析及修形理论  15-24
  2.1 齿轮接触有限元分析理论  15-17
  2.2 渐开线齿轮啮合传动特性  17-19
  2.3 渐开线齿轮齿廓修形原理  19-22
  2.4 渐开线齿轮齿向修形原理  22-23
  2.5 本章小结  23-24
3 齿轮接触有限元模型建立  24-38
  3.1 齿轮有限元建模  24-29
    3.1.1 齿廓组合曲线的生成  24-27
    3.1.2 齿轮有限元模型的建立  27-29
  3.2 齿轮接触模型建立  29-34
    3.2.1 齿轮接触线方程  30-32
    3.2.2 建立齿轮接触分析模型  32-33
    3.2.3 齿轮约束和加载  33-34
  3.3 建立齿轮有限元模型程序设计  34-37
  3.4 本章小结  37-38
4 耦合箱体刚度前齿轮修形参数计算  38-56
  4.1 渐开线齿轮齿向修形参数  38-49
    4.1.1 齿轮轴弯扭合成刚度求解  38-42
    4.1.2 齿轮轴弯扭合成刚度ANSYS仿真  42-44
    4.1.3 渐开线齿轮齿向修形参数初始值计算  44-46
    4.1.4 齿向修形参数计算程序设计  46-49
  4.2 渐开线齿轮齿廓修形参数  49-55
    4.2.1 渐开线齿廓修形参数计算  49-54
    4.2.2 齿廓修形参数计算程序设计  54-55
  4.3 本章小结  55-56
5 耦合箱体刚度的齿轮修形参数修正计算  56-69
  5.1 耦合箱体刚度的算法  56-66
    5.1.1 模型约束和加载  58-59
    5.1.2 箱体刚度阵的提取  59-62
    5.1.3 修形参数修正计算  62-66
  5.2 修形效果分析  66-68
  5.3 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-72
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  72-73
致谢  73-74

基于ANSYS耦合箱体刚度的齿轮修形研究

内容摘要

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