斜齒輪嚙合動力學特性研究與故障模擬.pdf

1、現(xiàn)代機械絕大多數(shù)都是由齒輪傳動來傳遞動力的，在嚙合傳動過程中既傳遞運動，同時也傳遞著扭矩。目前在齒輪的設計中，漸開線齒廓以其傳動平穩(wěn)、設計簡便而得到了廣泛的應用，在齒廓齒形中占據(jù)著主體地位。然而隨著科學技術與機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對齒輪傳動也提出了更加“苛刻”的要求，這些要求主要為高承載能力、低噪聲、重量輕和高可靠性?？煽啃陨婕吧a中的安全性，因為一旦齒輪出現(xiàn)斷齒等故障，將可能導致嚴重的生產事故。因此，關于齒輪故障診斷方法的研究，越來越得

2、到人們廣泛的重視。目前，齒輪故障診斷已經發(fā)展成為一門專門的齒輪研究分支學科。
　　 斜齒輪傳動與直齒輪傳動相比由于具有重合度大、接觸平穩(wěn)和結構緊湊的優(yōu)點，被廣泛應用于現(xiàn)代大型機械裝置的傳動機構中。然而，由于傳動過程中承受的載荷過大、操作不當而導致了產生齒輪故障。齒輪故障的類型很多，針對生產實際中最常見的斷齒故障，本文將齒根裂紋作為研究對象。本文運用計算機數(shù)值計算方法—有限單元法來進行齒輪裂紋故障動力學特性的研究。通過運用ANSY

3、S有限元軟件對斜齒輪傳動系統(tǒng)的仿真分析，大大提高了計算的效率，降低了研究的成本。
　　 本文主要完成了以下幾方面的工作:
　　 1)介紹了有限元分析方法的整體思路與執(zhí)行步驟，并同時討論了有限單元法所依據(jù)的理論基礎—加權余量法和變分原理，為更好的理解和掌握有限元法奠定了理論基礎。
　　 2)結合有限元分析的流程，詳細介紹了正常與含齒根裂紋斜齒輪的幾何建模、網格劃分、位移約束的引入與載荷施加，最終得到各自的應力云圖。

4、通過對比分析，可以得出齒根裂紋對應力分布的影響。
　　 3)根據(jù)斜齒輪嚙合傳動所處的運動狀態(tài)，對斜齒輪進行了顯式動力學分析。通過對比正常齒輪與故障齒輪的嚙合受力曲線，研究了齒根裂紋故障對斜齒輪嚙合動態(tài)特性的影響。
　　 4)通過自由網格劃分的方式建立了斜齒輪三維有限元模型，在此模型上進行了斜齒輪的有限元模態(tài)分析，得出了斜齒輪的各階固有頻率和各階模態(tài)振型。通過對仿真結果的分析，得出斜齒輪的圓周振是斜齒輪的引起共振的主要振型