斜齒輪嚙合動力學(xué)特性研究與故障模擬.pdf

1、現(xiàn)代機(jī)械絕大多數(shù)都是由齒輪傳動來傳遞動力的，在嚙合傳動過程中既傳遞運(yùn)動，同時也傳遞著扭矩。目前在齒輪的設(shè)計中，漸開線齒廓以其傳動平穩(wěn)、設(shè)計簡便而得到了廣泛的應(yīng)用，在齒廓齒形中占據(jù)著主體地位。然而隨著科學(xué)技術(shù)與機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，對齒輪傳動也提出了更加“苛刻”的要求，這些要求主要為高承載能力、低噪聲、重量輕和高可靠性?？煽啃陨婕吧a(chǎn)中的安全性，因?yàn)橐坏X輪出現(xiàn)斷齒等故障，將可能導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。因此，關(guān)于齒輪故障診斷方法的研究，越來越得

2、到人們廣泛的重視。目前，齒輪故障診斷已經(jīng)發(fā)展成為一門專門的齒輪研究分支學(xué)科。
　　 斜齒輪傳動與直齒輪傳動相比由于具有重合度大、接觸平穩(wěn)和結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代大型機(jī)械裝置的傳動機(jī)構(gòu)中。然而，由于傳動過程中承受的載荷過大、操作不當(dāng)而導(dǎo)致了產(chǎn)生齒輪故障。齒輪故障的類型很多，針對生產(chǎn)實(shí)際中最常見的斷齒故障，本文將齒根裂紋作為研究對象。本文運(yùn)用計算機(jī)數(shù)值計算方法—有限單元法來進(jìn)行齒輪裂紋故障動力學(xué)特性的研究。通過運(yùn)用ANSY

3、S有限元軟件對斜齒輪傳動系統(tǒng)的仿真分析，大大提高了計算的效率，降低了研究的成本。
　　 本文主要完成了以下幾方面的工作:
　　 1)介紹了有限元分析方法的整體思路與執(zhí)行步驟，并同時討論了有限單元法所依據(jù)的理論基礎(chǔ)—加權(quán)余量法和變分原理，為更好的理解和掌握有限元法奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 2)結(jié)合有限元分析的流程，詳細(xì)介紹了正常與含齒根裂紋斜齒輪的幾何建模、網(wǎng)格劃分、位移約束的引入與載荷施加，最終得到各自的應(yīng)力云圖。

4、通過對比分析，可以得出齒根裂紋對應(yīng)力分布的影響。
　　 3)根據(jù)斜齒輪嚙合傳動所處的運(yùn)動狀態(tài)，對斜齒輪進(jìn)行了顯式動力學(xué)分析。通過對比正常齒輪與故障齒輪的嚙合受力曲線，研究了齒根裂紋故障對斜齒輪嚙合動態(tài)特性的影響。
　　 4)通過自由網(wǎng)格劃分的方式建立了斜齒輪三維有限元模型，在此模型上進(jìn)行了斜齒輪的有限元模態(tài)分析，得出了斜齒輪的各階固有頻率和各階模態(tài)振型。通過對仿真結(jié)果的分析，得出斜齒輪的圓周振是斜齒輪的引起共振的主要振型