基于應(yīng)力波傳播理論的齒輪動(dòng)應(yīng)力分析.pdf

1、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)是應(yīng)用最廣泛的一種動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置，其強(qiáng)度及使用壽命的研究一直受到人們的廣泛關(guān)注。而齒輪動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算一直采用的是動(dòng)態(tài)靜力方法，沒(méi)有反映齒輪傳動(dòng)工作狀態(tài)的本質(zhì)。近年來(lái)出現(xiàn)的齒輪故障多表現(xiàn)為齒輪的振動(dòng)破壞，齒輪振動(dòng)在齒輪內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力波是影響齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度和可靠性的一種具有隱藏性和破壞性的重要因素，因此需要進(jìn)一步完善齒輪的設(shè)計(jì)規(guī)范。本文首次將應(yīng)力波傳輸理論引入齒輪的強(qiáng)度計(jì)算，從而真正實(shí)現(xiàn)了齒輪的動(dòng)應(yīng)力計(jì)算，為齒輪的應(yīng)力計(jì)算提供了一種

2、有意義的新思路。 論文對(duì)彈性動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論進(jìn)行了概述。作為基礎(chǔ)研究，分別以簡(jiǎn)單的等截面直桿及矩形截面錐桿為分析對(duì)象，建立其波動(dòng)方程，并建立有限元模型研究其受到軸向，徑向，以及同時(shí)受軸向和徑向載荷幾種情況下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。 最后以直齒圓柱齒輪的輪齒為分析對(duì)象，利用UG軟件建立一對(duì)完整的直齒圓柱齒輪的3D嚙合模型，并利用LS-DYNA對(duì)齒輪嚙合過(guò)程中齒輪的動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行了仿真研究。研究發(fā)現(xiàn)：(1)實(shí)際得到的動(dòng)態(tài)應(yīng)力比較的大的地方主

3、要集中在接觸處和齒根附近；(2)在較低的轉(zhuǎn)速下，利用波動(dòng)理論計(jì)算的動(dòng)應(yīng)力比較小，不會(huì)引起齒輪的破壞，而在較高轉(zhuǎn)速下，應(yīng)力值比低速時(shí)的值大，而且應(yīng)力值是隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大的，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一極限值時(shí)，利用波動(dòng)理論計(jì)算的動(dòng)應(yīng)力甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)極限應(yīng)力，這表明在高速傳動(dòng)下按常規(guī)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)齒輪是不可靠的；(3)在較高轉(zhuǎn)速下，從仿真的結(jié)果來(lái)看，不僅有齒面接觸而且有齒背接觸，說(shuō)明齒輪系統(tǒng)發(fā)生了脫嚙拍擊現(xiàn)象，而拍擊產(chǎn)生的沖擊載荷引起的動(dòng)應(yīng)力不容忽視，這