对数螺旋锥齿轮动态啮合性能有限元分析研究

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螺旋锥齿轮与一般的齿轮有所不同,具有弯曲的节锥齿线,能够保证在啮合过程中拥有两对以上的轮齿同时参与啮合,具有承载能力大的特点,被广泛应用在高速重载、变速变载的工作场合。对数螺旋锥齿轮作为一种新型的螺旋锥齿轮,其以对数螺旋线作为轮齿的节锥齿线,保证了螺旋角沿齿向线处处相等。这一大胆的创新,从本质上改善了其它螺旋锥齿轮由于螺旋角不等带来的诸多问题,使其具有传动更加平稳、振动降低、噪音减小、寿命增长、承载能力提高等优势。  为了更加真实地了解对数螺旋锥齿轮的啮合特性,本论文基于结构动力学理论以及有限元分析原理,建立了全齿有限元分析模型,并借助ABAQUS有限元分析软件对其动态啮合性能进行了分析研究,取得了一定的成果。论文中所涉及到的研究方法和研究结果为螺旋锥齿轮动力学方面的研究起到了一定的借鉴作用。本文主要研究内容如下:  (1)根据轮齿的拓扑结构以及六面体网格划分原理,借助HyperMesh软件,在传统划分网格方法的基础上进行改良,提出了一种新的单齿网格划分方法——手动创建二维网格从而生成六面体网格的方法,大大提高了六面体网格的质量,建立了精确的全齿有限元分析模型。对建模过程中遇到的难点进行了分析研究并给出了相应的解决方法,为后续动力学问题精确求解做了必要的准备。  (2)基于精确的有限元模型,本论文借助ABAQUS有限元分析软件建立对比模型,分析了惯性载荷、阻尼、摩擦系数等主要因素对对数螺旋锥齿轮动态啮合性能的影响规律,并得到了各因素影响下从动轮转速波动曲线和齿面接触力的变化规律。  (3)以转速和负载为研究对象,建立对比模型,分析了不同工况条件对该齿轮动态啮合性能的影响规律,得到了从动轮波动曲线和齿面接触力的变化规律。结果表明转速对动态啮合性能的影响显著,负载对齿轮动态啮合性能影响相对较小。
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