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基于模糊综合评判的重载齿轮热胶合和稳态温度场的研究

2020-12-01阅读(650)

基于模糊综合评判的重载齿轮热胶合和稳态温度场的研究

论文摘要

重载齿轮是国民经济各部门中大型成套设备的关键基础件,本文以国内某重型机械企业生产的大型减速器中重载齿轮为研究对象,对其抗胶合承载能力设计问题进行了研究。本文完成的主要工作如下:1.采用多级模糊综合评判法优化齿轮载荷系数结合企业的实际设计生产能力和设备的安装调试情况,通过三级模糊综合评判方法,优化了齿轮的齿向载荷分布系数和齿间载荷分配系数,并编写了该算法基于Matlab的可执行程序。优化结果显示,该算法可根据企业提供的实际情况,降低齿轮载荷系数的取值。2.采用积分温度法进行齿轮热胶合计算根据GB/Z6413.2—2003标准,采用积分温度法,建立了渐开线斜齿轮的胶合承载能力计算模型,利用C++Builder程序设计语言开发了该模型的计算软件,通过该软件可快速得到齿轮热胶合承载能力计算结果。3.建立渐开线斜齿轮的参数化实体模型在ANSYS环境下,利用APDL语言,根据渐开线齿廓曲线方程,编写了渐开线斜齿轮参数化实体建模的程序。该程序通过输入齿轮的法面模数、齿数、齿宽和螺旋角等主要的几何参数,能快速生成齿轮实体模型。4.分析齿轮稳态温度场并与积分温度法的计算结果进行对比在ANSYS环境下,利用齿轮的参数化实体模型建立了相应的有限元模型,并求得了边界条件和热载荷条件,分析了齿轮的稳态温度场,求得了啮合面的最高温度值。通过与积分温度法计算结果的对比,发现重载工况下积分温度法的结果比有限元分析结果普遍偏高,普通载荷工况下两者符合较好。在采用多级模糊综合评判对积分温度结果进行优化后,两者在重载工况下的结果差距得到了显著的减小。结果还表明,重载齿轮啮合温度会随着法面模数增大、齿数增加、工作齿宽增大和螺旋角减小而降低,给企业在齿轮的设计和制造上提供了一定的理论依据。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 选题背景及意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 模糊综合评判
  • 1.2.2 齿轮胶合失效
  • 1.2.3 有限元法
  • 1.3 主要研究工作
  • 第二章 齿轮载荷系数的模糊综合评判
  • 2.1 模糊综合评判的分类
  • 2.1.1 基于模糊矩阵的评判方法
  • 2.1.2 基于模糊积分的评判方法
  • 2.1.3 其他评判方法
  • 2.2 模糊综合评判的数学模型
  • 2.2.1 建立因素集
  • 2.2.2 建立备择集
  • 2.2.3 单因素模糊评判
  • 2.2.4 建立权重集
  • 2.2.5 模糊综合评判
  • 2.3 齿间载荷分配系数三级模糊综合评判
  • 2.3.1 齿间载荷分配系数的因素集分类
  • Hα的备择集'>2.3.2 确定KHα的备择集
  • Hα的一级模糊综合评判'>2.3.3 KHα的一级模糊综合评判
  • Hα的二级模糊综合评判'>2.3.4 KHα的二级模糊综合评判
  • Hα的三级模糊综合评判'>2.3.5 KHα的三级模糊综合评判
  • 2.4 齿向载荷分布系数三级模糊综合评判
  • 2.4.1 齿向载荷分布系数的因素集分类
  • Hβ的备择集'>2.4.2 确定KHβ的备择集
  • Hβ的一级模糊综合评判'>2.4.3 KHβ的一级模糊综合评判
  • Hβ的二级模糊综合评判'>2.4.4 KHβ的二级模糊综合评判
  • Hβ的三级模糊综合评判'>2.4.5 KHβ的三级模糊综合评判
  • 2.5 基于MATLAB 的可执行软件开发
  • 2.5.1 M 文件和面向对象编程
  • 2.5.2 算例及结果分析
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 齿面胶合承载能力计算方法研究
  • 3.1 轮齿热胶合的计算准则
  • 3.1.1 积分温度准则
  • 3.1.2 最大闪温准则
  • 3.2 计算流程
  • t'>3.2.1 单位齿宽载荷Wt
  • m'>3.2.2 平均摩擦系数μm
  • Ca'>3.2.3 齿顶修缘系数ΧCa
  • sint'>3.2.4 胶合温度Θsint
  • int'>3.2.5 积分温度Θint
  • V'>3.2.6 动载系数KV
  • M'>3.2.7 热闪系数ΧM
  • 3.3 C++BUILDER 程序设计
  • 3.3.1 程序流程设计
  • 3.3.2 算例及结果分析
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 齿轮有限元热分析中APDL 参数化建模研究
  • 4.1 有限元法基本原理与ANSYS 软件简介
  • 4.1.1 有限元法（Finite Element Method）基本原理
  • 4.1.2 ANSYS 软件的组成及其特点
  • 4.2 ANSYS 有限元模型生成方法简介
  • 4.3 基于APDL 的渐开线齿轮参数化建模
  • 4.3.1 APDL 编程语言
  • 4.3.2 网格划分方法
  • 4.3.3 齿廓曲面（曲线）生成方法
  • 4.3.4 参数化模型
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 齿轮温度场有限元分析
  • 5.1 数学模型的建立
  • 5.1.1 控制方程和边界条件
  • 5.1.2 计算网络的划分和有限元法原理
  • 5.1.3 齿轮轮齿啮合段由摩擦产生的热流密度
  • 5.2 单元的选取和边界条件的加载
  • 5.3 积分温度法与有限元热分析法结果比较
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 在校期间研究成果

    • 相关论文文献

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