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作者：王西伟大连理工大学

学位级别：硕士

随着机械装备朝着高精度、高负载的方向发展,对齿轮系统传动精度有更高要求。但是,由于齿轮制造加工过程的误差、系统支撑刚度的作用,齿轮系统传动精度受到影响。为了提高齿轮系统传动精度,必需要掌握误差以及支撑刚度与齿轮传动精度内... 详细信息

随着机械装备朝着高精度、高负载的方向发展,对齿轮系统传动精度有更高要求。但是,由于齿轮制造加工过程的误差、系统支撑刚度的作用,齿轮系统传动精度受到影响。为了提高齿轮系统传动精度,必需要掌握误差以及支撑刚度与齿轮传动精度内在联系。有限元方法是研究齿轮传动精度最为高效、准确、直观的一种方法,但是,目前网格划分方法以及有限元求解方法已经无法定量分析齿轮传动精度问题。为此,基于有限元接触理论,本文提出基于直齿轮瞬时接触线法,建立点对点精确接触模型;基于螺旋线旋转拉伸法,建立斜齿轮精确接触模型;定量嵌入齿轮误差和支撑刚度,引用准静态方法分析齿轮传动系统精度,具体内容如下:为参数化建模奠定理论基础,本文基于渐开线直齿轮几何学理论,求解渐开线、齿根圆、齿顶圆参数方程,根据齿轮刀具加工过程中的共轭啮合理论,编程求解齿轮过渡曲线参数方程;同时介绍了渐开线螺旋面参数方程,求解斜齿轮瞬时接触线。结合有限元接触理论,首次提出点对点精确接触模型概念,为定量分析误差、支撑刚度与传动精度关系奠定基础。为实现直齿轮有限元模型精确接触,本文基于齿轮瞬时接触线方法,编程求解直齿轮端面瞬时啮合点,经矩阵变换,离散渐开线部分接触点。对渐开线上与齿顶圆和过渡曲线特别近的离散点,进行“融合”处理。将点对点精确接触模型和自由网格划分模型计算结果与理论值进行对比,验证模型准确性;通过比较接触位置节点不同错位量对应力结果影响,分析节点错位量与求解精度与求解效率之间关系。为研究直齿轮整周期传动精度分析,本文阐述准静态物理模型,并进行准静态有限元齿轮接触设置。基于瞬时接触线法建立的直齿轮接触模型,添加并分析齿廓、偏心、齿距累积误差、支撑刚度对齿轮传动精度影响规律。简化传动系统支撑,用弹簧等效支撑件,箱体轴承孔两两之间建立关联弹簧,分别考虑轴承、箱体刚度对传动精度影响。为实现斜齿轮精确建模及传动精度分析,本文通过分析比较斜齿轮基于瞬时接触线法、螺旋线旋转拉伸法建模,并对相同齿轮参数不同有限元模型进行分析灵敏度分析,为斜齿轮精确参数化建模提供理论依据。进一步分析斜齿轮支撑刚度、齿距累积误差对传动精度影响。本文通过建立有限元齿轮精确接触模型,定量添加齿轮误差与支撑刚度,揭示误差与支撑刚度和传动精度内在联系,为精密齿轮系统传动精度分析与设计奠定基础。

关键词：有限元齿轮精确建模准静态方法齿轮误差传动精度

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ANSYS精确建模的含齿形误差齿轮接触特性研究

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机械传动 2013年第11期37卷 38-42页

作者：马雅丽乔福瑞大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

应用有限元法考察了齿形误差对齿轮最大接触应力和啮合刚度的影响。基于齿廓方程在ANSYS中精确建立了理想齿廓齿轮有限元模型;基于移动节点的方法,建立了误差齿廓齿轮有限元模型。通过计算啮合周期内多个啮合位置有限元模型,得到了理想... 详细信息

应用有限元法考察了齿形误差对齿轮最大接触应力和啮合刚度的影响。基于齿廓方程在ANSYS中精确建立了理想齿廓齿轮有限元模型;基于移动节点的方法,建立了误差齿廓齿轮有限元模型。通过计算啮合周期内多个啮合位置有限元模型,得到了理想齿廓齿轮和误差齿廓齿轮最大接触应力的分布状态,分析了齿形误差对最大接触应力的影响程度;得到了理想齿廓齿轮和误差齿廓齿轮啮合刚度的分布规律,证明了齿形误差降低了齿轮的啮合刚度。

关键词：齿轮精确建模齿形误差齿轮接触特性最大接触应力啮合刚度

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齿轮有限元接触分析精确建模及传动精度研究

齿轮有限元接触分析精确建模及传动精度研究

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作者：刘恒山大连理工大学

学位级别：硕士

齿轮传动系统作为机械系统中的核心部分,其传动质量决定着整个机器的运转状态。为了提高传动系统精度,必须掌握齿轮弹性及偏差对传动精度的影响规律。有限元方法不失为接触分析的有效方法之一,然而现有的网格划分方法已不能满足高精密... 详细信息

齿轮传动系统作为机械系统中的核心部分,其传动质量决定着整个机器的运转状态。为了提高传动系统精度,必须掌握齿轮弹性及偏差对传动精度的影响规律。有限元方法不失为接触分析的有效方法之一,然而现有的网格划分方法已不能满足高精密齿轮传动分析的要求。为此,本文提出一种基于轮齿瞬时接触线的网格划分方法,并基于该方法建立的齿轮接触精度模型,分析了齿轮弹性变形及偏差对传动精度的影响,具体内容如下：根据渐开线齿轮几何学知识,把轮齿端面廓形划分为过渡曲线、渐开线、齿顶圆、齿根圆四个部分。通过模拟齿条型刀具范成法加工齿轮的过程求解过渡曲线方程,根据渐开线、齿顶圆及齿根圆各部分方程,精确求解各部分廓形。介绍了螺旋面的形成方法,为直齿轮、斜齿轮几何模型的建立奠定基础。提出一对直齿轮的齿廓面的接触分析网格划分方法,以齿轮端面廓形为基础,求解基于任意给定转角的直齿轮瞬时接触点,并对靠近齿顶点、齿根点的瞬时接触点进行“融合”处理;沿直齿轮轴向离散节点,编程识别单元拓扑结构,通过节点连元法建立齿轮初级模型。采用分级剖分的方式对接触区进行细化,建立多点约束方程过渡疏密不同的网格边界,完成建立直齿轮有限元接触模型。提出了一对斜齿轮的分区网格划分方法,按照瞬时接触线与垂直于轴向各截面交点离散齿廓面节点,编程识别单元拓扑结构,确定六面体单元、五面体单元出现的位置。采用节点连元法,按照已识别出的拓扑结构将对应节点连接成单元,形成斜齿轮初级模型。在接触区,重新生成细化节点,分区域重新识别其拓扑结构并通过节点连元法按照单元拓扑结构重新构建单元,将边界进行耦合处理,完成斜齿轮有限元模型的建立。以节点移动及齿轮整体移动的方式将误差嵌入到有限元模型中,编程实现误差齿轮模型。针对已建立的齿轮接触精度模型,识别接触区域齿廓节点,在对应节点处通过节点坐标增量修正程序嵌入齿廓偏差、齿距偏差;通过齿轮整体的方式嵌入偏心误差;以弹簧单元等效支承件的刚度。分别将4～8级精度齿轮误差及不同刚度的弹簧单元嵌入模型中,分析不同精度齿轮误差及支承件刚度大小对传动精度的影响规律,研究结果将对精密齿轮的传动设计提供依据。

关键词：有限元方法齿轮精确建模齿轮误差传动精度

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齿轮传动的精确建模与有限元分析

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煤矿机械 2015年第12期36卷 246-248页

作者：冯晓宁嘉兴学院机电工程学院浙江嘉兴314001

利用Gear Teq软件创建齿轮零件和装配体的模型,利用Solidworks Simulation软件完成有限元分析工作,可以提高设计效率和计算准确性。介绍了齿轮和齿轮副的建模方法和有限元分析方法,并将齿根拉伸应力计算数据与齿轮国标计算数据进行了比较。

关键词：齿轮传动齿轮精确建模有限元分析拉伸应力

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基于有限元法的齿轮接触分析与传动误差研究

基于有限元法的齿轮接触分析与传动误差研究

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作者：张芳敏东北大学

学位级别：硕士

齿轮传动系统作为一种可以传输动力和运动的机构,在各类机械产品中均有所应用,它有着传动效率高、传动比恒定、工作寿命长等优点。作为机械系统中的核心机构,齿轮传动系统的传动性能决定了整个机械系统的工作状态。为了降低系统传动误差... 详细信息

齿轮传动系统作为一种可以传输动力和运动的机构,在各类机械产品中均有所应用,它有着传动效率高、传动比恒定、工作寿命长等优点。作为机械系统中的核心机构,齿轮传动系统的传动性能决定了整个机械系统的工作状态。为了降低系统传动误差,需要研究齿轮的各类误差对系统传动误差的影响情况。而随着计算机技术发展,有限元方法已经成为了一种研究接触分析的重要方法。本文使用有限元法,在较好地为渐开线齿轮实体模型划分六面体网格的基础上,研究了误差齿轮模型的建模方法,并基于该方法创建了渐开线圆柱齿轮接触模型,在此基础上分析了齿轮齿廓偏差、齿距偏差以及中心距偏差对接触应力以及传动误差的影响规律。本文主要研究内容包括:(1)基于渐开线齿轮的几何学基础知识准确创建齿轮三维模型。依据渐开线齿轮的啮合原理获得渐开线方程与螺旋线方程,把轮齿端截面的齿廓形状分成渐开线、过渡曲线、齿顶圆以及齿根圆四段,以此为基础在CAD软件Pro/ENGINEER中精确地创建齿轮啮合实体模型。(2)渐开线圆柱齿轮接触分析及模型准确性验证。使用HyperMesh软件高超的划分网格的能力为齿轮的实体模型划分六面体网格,同时对齿轮轮齿局部的接触区域进行网格细化。将处理好的的模型文件导入到ABAQUS中,完成渐开线齿轮有限元接触模型的创建,并与采用Hertz理论计算出的理论解进行对比验证有限元接触模型计算的准确性。(3)研究了齿轮齿廓偏差、齿距偏差以及中心距偏差对传动误差的影响。利用MATLAB程序化生成齿廓偏差、齿距偏差以及中心距偏差,通过HyperMesh软件中对网格节点的编辑能力,将齿轮齿廓上的单个节点进行偏移或将齿轮单个轮齿整体旋转偏移的方式将三种误差数据嵌入到渐开线齿轮标准有限元模型中,生成误差齿轮模型。分析不同的误差因素对齿轮传动系统接触应力以及传动误差的影响规律,得到了齿廓偏差以及齿距偏差对接触应力影响较大,偏心误差对传动误差影响最为显著的结论,为精密齿轮的传动设计提供依据。

关键词：齿轮精确建模接触分析有限元法误差建模传动误差

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