对数螺旋锥齿轮啮合仿真及强度计算研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

对数螺旋锥齿轮啮合仿真及强度计算研究 Study on Meshing simulation and Strength calculation of Logarithmic spiral bevel gear 研究生姓 名：武淑琴 指导教师姓名：李 强 内蒙古科技大学机械工程学院 包头 014010，中国 Candidate： Wu Shu-qin Supervisor： Li Qiang School of Mechanical Engineering Inner Mongolia University of Science and Technology Baotou 014010，P.R.CHINA 独 创 性 说 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并 表示了谢意。 签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。 （必威体育官网网址的论文在解密后应遵循此规定） 签名： 导师签名： 日期： 内 内蒙古科技大学硕士学位论文 I I 摘 要 齿轮传动作为一种传统的传递运动和动力的形式，在现代工业中被广泛应用。齿轮 的设计与制造技术不断向前发展。对数螺旋锥齿轮作为一种新型螺旋锥齿轮应运而生， 有其独特的优点—沿齿向线上各点的螺旋角处处相等，该种新型齿轮传动可以有效地解 决由于螺旋角不相等所带来的诸如传动不平稳、动力传递效率低等问题，为此有必要对 该种新型齿轮在设计和啮合传动特性等方面做深入地研究。 根据对数螺旋锥齿轮的几何特性，提出了一种新的建模方法，成功地构建了对数螺 旋锥齿轮的啮合模型；在此基础上运用有限元 ANSYS/LS-DYNA 软件对该齿轮副模型 进行三维实体啮合仿真分析，进一步研究新型齿轮副在连续啮合过程中的受载接触性能 以及齿面接触应力和齿根应力的数值大小和云图分布情况；根据数值模拟的运算结果， 对该齿轮进行强度计算研究，推导齿面接触应力和齿根弯曲应力公式。 本文的研究工作主要有以下几方面： 1、根据对数螺旋锥齿轮的啮合原理和设计理论部分建立的圆锥对数螺旋线方程， 应用三维软件 Pro/E 创建对数螺旋锥齿轮的三维啮合模型。提出了一种新的建模方法， 包括三个创新点：利用夹角为 360。/2Z 的两条圆锥对数螺旋线来确定齿廓曲线的空间位 置，使渐开线得以精确定位；将盘绕在节锥曲面上的圆锥对数螺旋线作为扫引轨迹线， 保证齿形的准确性；扫描混合截面建立在扫引线的法面内，使轮齿各点法面内的齿形均 是标准齿形。 2、在此基础上运用有限元 ANSYS/LS-DYNA 软件对该齿轮副模型进行三维实体啮 合仿真分析，进一步研究新型齿轮副在连续啮合过程中的受载接触性能以及齿面接触应 力和齿根应力的数值大小、应力云图分布以及变化规律，联系工程实际进行了深入研 究，验证了该齿轮模型建立的正确性，从而可以快速地对设计做出评估和及早对设计进 行更改，也可为齿轮的强度校核和工程实际应用提供理论依据。 3、根据数值模拟的运算结果，进行齿轮强度计算研究。应用 MATLAB 软件，根 据曲线拟合理论，编辑程序，研究应力与施加的工况条件及齿轮的基本参量之间的关 系，推导出齿面接触应力和齿根弯曲应力公式。从数值模拟的角度出发，为齿轮强度计 算开辟了新的思路。 关键词：对数螺旋锥齿轮; 啮合模型; 仿真分析; 强度计算 II II Abstract In modern industry, gear transmission has been widely used as a traditional form of transfering movement and power.Gear design and manufacturing technology continues to move forward. The logarithmic spiral bevel gear has a unique advantage that the helix angles of each point for tooth line are equal everywhere.This new form of gear can effectively solve some issues for