渐开线直齿圆柱齿轮不同润滑状态下应力分析开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

中国齿轮工业已成为中国机械基础件中规模最大的行业,在市场需求与生产规模方面,中国齿轮行业已位居全球第四。但是,中国齿轮制造业与发达国家相比仍存在很大差距。要想改变现状还得努力提高专业技术,深入齿轮研究,而齿轮润滑作为齿轮传动中极为关键的一部分,应给予更多关注。

齿轮传动主要依靠轮齿的啮合传递运动和动力,因而轮齿表面为直接参加工作的部分,也是齿轮传动中出现失效的最主要的部分。齿轮传动的失效形式中齿面的主要失效为齿面的磨损、点蚀、胶合和塑性变形。为了控制齿面出现的这些问题,提高齿轮的寿命,减少能量消耗,降低材料消耗,保证机器的工作可靠性,需要对齿轮传动系统进行润滑。齿轮润滑主要有润滑油和润滑脂,以润滑油为例,选用直齿圆柱齿轮为研究对象,在不同润滑油粘度、不同温度条件下,研究轮齿表面的应力分布情况,对于齿轮润滑研究具有一定的参考意义。

2. 国内外研究现状分析

刘哲最先把直角坐标系下的渐开线轮廓方程转换为能够适用于ANSYS平台建模的方程组,然后计算一些关键点,通过样条曲线功能建立比较精确的齿廓曲线,从而生成渐开线直齿圆柱齿轮的有限元分析模型,最后对其进行简单的有限元分析。最后应力分析结果表明这种方法建立的模型是比较精确的,并且为后人在准确反映轮齿应力的分布特点和变化规律提出了新的方法。

黄亚玲主要从事了采用有限元方法解决弹性接触类问题的理论研究,并且利用ANSYS软件对斜齿轮模型中包括轮齿几何现状、边界条件、载荷工况等轮齿啮合问题进行了接触非线性分析。在研究接触有限元理论的基础上利用大型有限元分析软件 ANSYS 对斜齿轮进行精确建模, 且对其进行接触分析,提高了应力计算的准确性。

王优强在润滑理论研究中提出采用雷诺方程、膜厚方程和载荷方程等,通过多重网格数值计算求得了啮合过程中油膜压力沿啮合线的变化曲线。多重网格收敛法并且收敛速度快,数值稳定性好, 数值计算结果完全满足精度要求,节省了计算时间已经成为一种功能强大的数值计算方法。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

① 确定计算直齿圆柱齿轮的一些基本参数,并在ANSYS软件中采用刘哲的建模方法建立较为精确的有限元分析模型

② 对所建模型采用多重网格划分法对其划分网格。

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4. 研究创新点

在ANSYS基础上对齿轮在润滑条件下轮齿受到的应力进行分析。

在ANSYS软件中创建渐开线直齿圆柱齿轮的模型,并对模型采用多重网格划分法,结合雷诺方程、膜厚方程和载荷方程等求出油膜压力,并以润滑油粘度和润滑温度为变量,分析不同状态下轮齿应力分布状况。
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