直齿圆柱齿轮的刚度计算及有限元仿真分析开题报告

 2021-08-08 12:08

全文总字数:1151字

1. 研究目的与意义

直齿圆柱齿轮传动的应用十分广泛,是机械传动中重要的传动形式之一。在齿轮的传动过程中,两齿轮间的啮合位置是线接触,啮合部位容易磨损,齿轮的形变和应力会直接影响其安全和寿命,所以在齿轮设计中对其强度的设计是我们的重要研究内容。传统计算齿轮强度的方法主要是利用赫兹应力的计算公式,但对于形状复杂的齿轮,该方法已经不能很好地准确确定其变形和应力分布情况。随着计算机技术的发展以及有限元概念的提出,有限元分析在解决齿轮变形和应力分布方面脱颖而出,适合分析处于复杂情况下的齿轮。本文基于ANSYS有限元分析软件,对提前用Pro/E软件建模好的直齿圆柱齿轮进行加载求解,计算出齿轮传动过程中所受的最大应力和形变,以改进齿轮传动效率、减小传动过程中的振动和噪音,优化传动性能,提高齿轮使用寿命。

2. 国内外研究现状分析

1965年有限元这个名词第一次出现,到今天有限元在工程上得到广泛应用,经历了三十多年的发展历史,理论和算法都已经日趋完善。1960到1970年,有限元的理论处于发展阶段,分析的对象主要是航空航天设备结构的强度、刚度以及模态试验和分析问题。二十世纪70年代初,ANSYS软件中融入了新的技术以及用户要求,从而使程序发生了很大的变化,非线性,子结构以及更多的单元类型被加到子程序,它大大的简化了模型生成和结果评价(前处理和后处理)。到现在,ANSYS的功能更加强大实用,更加便利。我国改革开放以来,工业高速发展,很多技术和产品的发展也突飞猛进,相当一部分也位于世界前列。在齿轮传动方面,也取得了重大的进展,成为世界齿轮制造大国。基于ANSYS的直齿圆柱齿轮的有限元分析在国内得到了迅速的发展和应用。

3. 研究的基本内容与计划

第一阶段(2月25日~3月14日)查阅相关资料,完成开题报告。安装并开始学习proe,cad,ansys等软件,仔细阅读相关资料并吸收消化,开始尝试用proe对直齿圆柱齿轮建模。

第二阶段(3月15日~3月31日)熟悉并能熟练运用ansys软件,利用ansys初步导入直齿圆柱齿轮模型,对其施加载荷进行分析,施加弯扭矩,在弯曲工况和弯扭工况下对其分析。基于理论知识方面再对直齿圆柱齿轮进行分析。

第三阶段(4月1日~4月16日)对上述两种分析进行比较并校核直齿圆柱齿轮力学性能,开始撰写论文

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4. 研究创新点

利用ANSYS建立一种直齿圆柱齿轮的实体有限元模型,考虑齿轮的具体受力方式,对不同的构件进行合理的简化和近似。 ANSYS有限元分析的优势在于能够将实体模型进行网格化细分,以单元为基础模拟分析计算它们的应力与变形状况,计算结果准确直观,节省了大量的时间,为齿轮传动动态设计提供了依据。

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