弧齿锥齿轮动频率计算及接触分析研究

发布时间：2025-05-06 21:29

　　弧齿锥齿轮是航空发动机的基本传动部件,可以传递相交轴之间的动力和运动,具有传递扭矩大、传递运动精确、可靠性高的特点。为了保证弧齿锥齿轮传动的可靠性,必须深入研究其动态性能,分析它在载荷作用下的振动和应力情况,为高性能弧齿锥齿轮的设计提供可靠的依据。 由于弧齿锥齿轮的实际工况是处于高速旋转引起的离心力和轮齿啮合力作用下的啮合状态,在这种状态下动频率与静止状态下的固有频率有一定的差异。本文基于循环对称结构的特点,建立了弧齿锥齿轮的单齿扇区有限元网格模型,通过旋转复制,得到了包含辐板和轮毂的齿轮整体结构有限元模型,并通过数据变换,导入有限元分析软件ANSYS中对弧齿锥齿轮在啮合扭矩和工作转速引起的预应力作用下的动频率进行了详细的研究。运用ANSYS软件的预应力分析功能,分析了不同结构的弧齿锥齿轮在啮合力和离心力作用下的动频率,比较了动频率与固有频率的差异,总结了变化规律。 基于ANSYS软件的APDL语言建立了弧齿锥齿轮接触分析的三齿接触模型,提出了弧齿锥齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力求解的新方法,并详细讨论了不同载荷作用下轮齿接触应力、弯曲应力...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 本文研究意义
    1.2 弧齿锥齿轮的发展历史
    1.3 国内外研究概况
    1.4 本文研究内容及创新点
第二章 有限单元法概述
    2.1 有限单元法的发展
    2.2 有限单元法的特点
    2.3 有限单元法分析过程概述
    2.4 变分原理与里兹法
        2.4.1 位移变分方程
        2.4.2 里兹法
    2.5 小结
第三章 结构体振动基本理论
    3.1 结构体振动基本方程
    3.2 旋转弹性结构体动频计算理论
        3.2.1 旋转弹性结构体的力学模型
        3.2.2 离心刚度矩阵
        3.2.3 离心力向量[Qc]
    3.3 小结
第四章 预应力作用下弧齿锥齿轮的动频率计算
    4.1 预应力作用下悬臂梁的振动频率计算
        4.1.1 初始位移对悬臂梁振动频率的影响
        4.1.2 初始扭矩对悬臂梁振动频率的影响
    4.2 预应力作用下弧齿锥齿轮的动频率计算
        4.2.1 弧齿锥齿轮有限元网格模型的建立
        4.2.2 直辐板弧齿锥齿轮的动频率计算
        4.2.3 斜辐板弧齿锥齿轮的动频率计算
    4.3 弧齿锥齿轮动频率计算结果分析
    4.4 小结
第五章 弧齿锥齿轮接触分析的基本概念和方法
    5.1 弧齿锥齿轮接触分析的基本概念
        5.1.1 齿面接触路径与重合度
        5.1.2 设计最大重合度与实际重合度
        5.1.3 设计传动误差与实际传动误差
    5.2 接触问题的有限单元法
        5.2.1 接触问题有限单元法的基本概念
        5.2.2 静态接触算法的基本流程
    5.3 ANSYS接触分析方法
        5.3.1 ANSYS接触算法
        5.3.2 选择接触单元
        5.3.3 设置接触对
        5.3.4 ANSYS接触分析的基本步骤
    5.4 小结
第六章 弧齿锥齿轮接触应力分析
    6.1 弧齿锥齿轮接触模型的建立
        6.1.1 单齿接触模型的建立
        6.1.2 三齿接触模型的建立
    6.2 轮齿接触分析的加载方式
        6.2.1 集中力加载方式
        6.2.2 面分布力加载方式
    6.3 接触对的建立和接触模型的加载
    6.4 接触参数和求解选项的确定
    6.5 接触分析结果
        6.5.1 M2=B00Nm时的最大齿面接触应力和齿根弯曲应力
        6.5.2 M2=600Nm时齿面等效接触应力的变化过程
        6.5.3 M2=600Nm时受拉侧齿根弯曲应力的变化过程
        6.5.4 M2=1200Nm时的最大齿面接触应力和齿根弯曲应力
        6.5.5 M2=1200Nm时齿面等效接触应力的变化过程
        6.5.6 M2=1200Nm时受拉侧齿根弯曲应力的变化过程
    6.6 小结
第七章 总结与展望
    7.1 本文研究内容总结
    7.2 进一步研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
西北工业大学业学位论文知识产权声明书
西北工业大学学位论文原创性声明



本文编号：4043117