大型船用二级人字齿轮传动有限元分析

论文题目: 大型船用二级人字齿轮传动有限元分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 载运工具运用工程

作者: 胡社来

导师: 刘正林,李国栋

关键词: 大型船用二级人字齿轮传动,模型,静态接触分析,动态接触分析

文献来源: 武汉理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 船用齿轮传动系统是船舶动力装置的重要组成部分，随着船舶高速化、大型化与重载化的发展，对船用齿轮传动系统的承载能力与传动平稳性提出了更高的要求。因此，深入研究船用多级齿轮传动系统，对于优化系统参数、提高其安全性、可靠性有着重要的理论指导意义。与普通齿轮副相比，船用人字齿轮系统的重合度高，尺寸大，力学特征复杂，研究难度大。如何建立该系统的合理模型，是研究该系统力学特征的关键所在。本文应用大型商用有限元软件ANSYS，对某一大型船用二级人字齿轮传动系统进行了静态与动态分析。具体研究内容如下： (1)介绍了船用二级人字齿轮系统的基本概况。分析了该系统的组成、工作原理，并计算了系统各齿轮的几何参数及额定工况。 (2)建立船用人字齿轮系统的3D模型。采用CAD软件Pro／E，实现船用人字齿轮3D实体的精确建模，并对模型进行标准装配。同时将已装配的齿轮模型导入ANSYS软件，进行网格划分。 (3)对船用人字齿轮传动进行静态接触分析。在ANSYS软件中，定义内圈与旋转轴上质量节点间为刚性区域，确定齿轮的旋转自由度，施加载荷并定义边界条件，定义3D接触单元，进行有限元计算，分析系统的静态承载能力。 (4)对船用人字齿轮传动进行动态接触分析。在非线性动力学模块ANSYS／LS-DYNA中，定义齿轮内圈为刚性体，确保刚性体的质心与齿轮旋转轴相重合，在刚性体上施加载荷并定义边界条件。把相啮合齿面定义为面面接触对，进行动态接触求解，分析啮合过程应力的变化趋势。研究结果表明：在额定载荷下，各人字齿轮的最大应力均未超过材料的许用应力。在整个传动过程中，人字型齿轮副接触压力与应力变化较小，传动平稳。在轮齿啮入与啮出时，齿顶与齿根处有较小的应力集中。本文合理解决了部分轮齿模型的力矩施加问题。

论文目录:

第1章前言

1.1 概述

1.2 研究现状

1.2.1 齿轮传动系统在国外的研究现状

1.2.2 齿轮传动系统在国内的研究现状

1.3 课题研究意义

1.4 本文主要研究内容

第2章大型船用二级人字齿轮传动系统

2.1 船用二级人字齿轮系统组成与工作原理

2.2 齿轮系统参数

2.3 齿轮啮合的接触位置

2.4 重合度计算

2.5 额定载荷

2.6 齿轮强度计算理论

2.7 本章小节

第3章建立齿轮模型

3.1 引言

3.2 齿轮实体模型

3.2.1 CAD软件Pro／E简介

3.2.2 在Pro／E中建立人字齿轮模型

3.3 齿轮的有限元模型

3.3.1 实体模型的导入

3.3.2 单位制

3.3.3 齿轮模型的网格划分

3.4 本章小结

第4章齿轮副的静态接触分析

4.1 引言

4.2 有限元理论

4.2.1 力学基本方程

4.2.2 弹性问题的能量表示

4.2.3 应力计算

4.2.4 接触分析

4.3 有限元模型

4.3.1 网格划分

4.3.2 接触单元定义

4.4 载荷与边界条件

4.4.1 施加载荷

4.4.2 定义边界条件

4.5 求解

4.6 计算结果分析

4.6.1 高压端Ⅰ级齿轮副模型的计算结果

4.6.2 高压端Ⅱ级齿轮副模型的计算结果

4.6.3 静态接触分析结论

4.7 本章小结

第5章齿轮副的动态接触分析

5.1 引言

5.2 动力学分析理论

5.2.1 ANSYS／LS-DYNA模块简介

5.3 有限元模型

5.4 网格划分

5.5 施加载荷与定义边界条件

5.5.1 PART ID与刚体定义

5.5.2 施加载荷

5.5.3 定义边界条件

5.6 定义接触

5.7 求解

5.8 计算结果分析

5.9 本章小结

第6章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录

发布时间: 2005-04-13

大型船用二级人字齿轮传动有限元分析

猜你喜欢