基于有限元法的齿轮接触分析及齿轮修形研究

摘要

齿轮传动是一种重要的机械传动方式，应用极其广泛。某钢厂1580热连轧机减速系统采用的是斜齿轮传动，在实际工作中出了齿根断裂和靠近齿顶位置齿面划伤的故障，掌握其工作过程中的应力分布，深入研究修形技术，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。
　　本文以某钢厂1580热连轧机主减速器斜齿轮为研究对象，首先，利用Pro/e建立参数化齿轮模型，结合斜齿轮啮合原理实现了斜齿轮的无干涉装配。
　　对斜齿轮进行有限元接触分析，得出齿根最大弯曲应力和齿面最大接触应力，根据有限元计算结果对齿轮强度校核，找出齿轮失效的原因，提出改进意见。
　　基于齿轮修形理论，结合有限元软件，提出了一种齿轮最佳修形的方法:建立修形齿轮的二维模型，利用有限元静态非线性的计算方法，对齿顶啮入位置进行有限元接触分析，得到不同修形量与齿轮啮入时接触应力关系，齿轮啮入时的接触应力随着修形量的增大而减小，当修形量达到一定值时，继续增大修形量对齿顶接触应力的降低不起作用，由此可得齿轮的最佳修形量。

目录

声明

摘要

绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 有限元方法的基本原理

1．2．2 有限元法在非线性问题中的发展

1．2．3 有限元法在齿轮研究中的应用

1．2．4 齿轮修形国内外研究现状

1．3 本论文的主要研究内容

第二章 斜齿轮参数化建模与装配

2．1 斜齿轮参数化建模与装配

2．1．1 斜齿轮参数化建模

2．1．2 斜齿轮装配

2．2 小结

第三章 齿轮有限元接触分析

3．1 非线性有限元法的基本原理

3．1．1 增量虚功方程

3．1．2 非线性有限元基本方程

3．1．3 非线性有限元基本方程的求解方法

3．2 齿轮有限元仿真分析

3．2．1 齿轮模型

3．2．2 齿轮模型的基本参数和单位设置

3．2．3 定义齿轮材料属性

3．2．4 网格划分

3．2．5 摩擦系数的选择

3．2．6 接触方式的选择

3．2．7 边界条件与载荷

3．2．8 接触算法的选择

3．3 仿真结果分析

3．3．1 齿轮应力状态分析

3．3．2 应力分布

3．4 齿轮强度校核

3．4．1 齿轮接触强度校核

3．4．2 齿轮弯曲强度校核

3．5 小结

第四章 齿轮修形研究

4．1 齿廓修形

4．1．1 齿廓修形原理

4．1．2 齿廓修形方法

4．2 最佳齿廓最大修形量的确定

4．3 修形齿轮接触分析

4．3．1 齿轮建模

4．3．2 有限元模型

4．3．3 边界条件

4．3．4 有限元结果分析

4．4 小结

第五章 总结及展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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