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啮合轮齿接触有限元分析网格自动生成方法

在有限元分析中,与计算机的讯息交换是一个重要问题。对于大型工程问题,输入数据繁多。在全部分析工作中,至少有50%的时间用于输入数据,有时甚至可达80%的时间。因此有限元网格自动生成已引起了广泛的注意。常规的网格自动生成算法包括映射函数法和非映射函数法。例如拉普拉斯变换法、等参数变换法等。这些方法的共同特点是采用一个近似函数去模拟曲线边界,这种方法对于一般连续体的有限元分析是适用的。也可用于接触面为简单曲面的接触有限元分析,但对于斜齿轮及其他复杂啮合轮齿的接触有限元分析却不适用。因为轮齿齿面的接触迹线在齿轮旋转过程中是不断变化的,在对啮合轮齿进行接触有限元分析时,必须比较精确地确定齿面间隙。因此齿面不能采用近似曲面方程来描述,接触点对初始间隙的计算误差即使只有1um,也可能使接触压力的数值解相差一倍左右,误差如更大甚至可以使接触迭代不收敛,如果说,在一般有限元分析中,网格自动生成方法的作用还仅仅是提高分析工作的效率,则在轮齿接触有...  (本文共4页) 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

鼓形齿联轴器轮齿计算机辅助分析及软件开发

鼓形齿联轴器是近30 年来为满足大倾角、变倾角、小尺寸和高可靠性等技术要求发展起来一种齿轮联轴器。具有补偿轴线间相对径向位移、轴向位移和角位移的能力,并且结构紧凑,传递运动准确、可靠,能有效地避免齿的尖角应力集中,具有较大的承载能力。本论文来源于戚墅堰机车车辆工艺研究所委托课题“齿轮联轴器内外齿有限元强度分析”。本课题研究的目的是通过对北京地铁联轴器齿轮副进行强度设计和校核,并且对其进行三维弹性接触有限元分析,得出鼓形齿联轴器齿轮副的弹性接触状况,为鼓形齿联轴器的设计及制造提供数据和理论支持。本文的主要研究内容有: ①对鼓形齿联轴器进行结构尺寸设计计算,应用I-DEAS 软件对鼓形齿联轴器进行三维实体造型。②以Visual Fortran作为工具,开发齿轮联轴器有限元弹性接触分析前处理程序,自动生成齿轮联轴器轮齿的计算模型及输入数据。③在鼓形齿联轴器无轴间倾角的情况下,应用自行开发的弹性接触有限元分析程序及I-DEAS 软件对啮...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

《机械传动》194S年10期
机械传动

连续运转轮齿静动力接触有限元前处理技术

连续运转轮齿静动力接触有限元前处理技术ThePre—processingTechnologyofStatic/DynamicContactFiniteElamentforContinuousRotatingGear重庆大学陈兵奎,李润方摘要本文提出了一种连续运转圆柱齿轮接触有限元分析的网格自动生成方法,可以用于动画显示。所设计的程序能自动判别齿轮的单、双对啮合状态,自动生成齿轮在齿廓任一点啮合的有限元网格。该计算程序能用于运转过程中齿轮的静态和动态接触有限元分析。关键词:齿轮;接触问题;有限元方法前言齿轮啮合传动的接触区宽度远小于齿轮其它部分的尺寸。齿轮在运转过程中,啮合点是沿整个齿面变化的,正是这一特性长期以来限制了它的广泛应用和发展。现有的有限元网格是一种固定在节点附近的计算模型。这样的模型不适用于研究轮齿接触应力沿齿面的变化情况,也不适用于双齿啮合时的情况,更不能用于齿轮单、双齿交替啮入、啮出冲击及轮齿响应的动态接触有限元...  (本文共2页) 阅读全文>>

《南方农机》2017年14期
南方农机

齿轮传动中轮齿的失效分析及对策

齿轮传动作为现代机械设备中应用最广泛的传动方式,它是通过两个齿轮的轮齿进行相互的啮合来传递运动以及动力的。我国作为世界上拥有铁路线最长的国家之一,铁路运输在国民经济发展中发挥着巨大的作用。铁路轨道车的发动机是依靠齿轮传动来进行动力传递的。火车发动机在正常工作过程中其轮齿往往会由于操作人员操作不当以及工作环境的影响发生失效,导致火车无法正常的运行。因此,了解轮齿失效的形式、原因是非常重要的,有利于对轮齿失效提出相应的措施,以保障齿轮工作过程中轮齿正常的运行。1常见的齿轮传动中轮齿失效的形式1.1轮齿折断轮齿折断现象在开式的齿轮传动和闭式的硬齿面齿轮传动中经常发生。依据折断原因的不同,轮齿折断可以分为疲劳折断和过载折断两种形式。轮齿的疲劳折断是指齿轮进行传递动力的时候,轮齿的底部受到弯曲应力的作用,这种弯曲应力是最大的,与此同时轮齿的受力部位还存在着应力的集中。齿轮传动载荷的的过程就是轮齿反复进行啮、合的过程,轮齿在啮合的过程中根部...  (本文共2页) 阅读全文>>

《机械科学与技术》2015年08期
机械科学与技术

轮齿连续啮合动力学仿真与实验

目前,齿轮动力学研究大多以振动理论为基础,分析其弯扭振动特性,并考虑系统结构参数、几何参数、制造参数和各种传动工况的影响[1-3]。然而,通过引入动态载荷系数或当量载荷[4]考虑接触力的变化,并不能准确反映啮合接触力的动态特性。为此,学者们用解析法[5-6]或有限元法[7]对齿轮接触力进行了研究。相对于解析法,有限元法可有效地解决齿面接触力的计算问题,但普遍存在建模复杂,解算时间漫长等缺点。采用多体动力学方法可获得轮齿动态啮合接触力,有3种处理方式:1)全刚体模型[8-9]。视齿轮为1个刚体,通过定义接触副,实现轮齿啮合传动,可获得齿面接触力的变化情况,但没考虑轮齿变形,无法准确反映单个轮齿的接触特性,亦很难表征稳定的双对齿啮合区。2)刚-柔耦合模型。将齿轮视为由若干轮齿和齿轮本体组成的系统,其中,齿轮本体为刚体,轮齿为刚体或柔体,在轮齿和本体之间建立弹性连接[10-11],或将柔性轮齿与本体固定[12]。刚-柔耦合模型可兼顾模...  (本文共4页) 阅读全文>>

《佳木斯教育学院学报》2012年08期
佳木斯教育学院学报

“复合轮齿机构”在气体压缩机产品中的研究与应用

一、复合轮齿机构复合轮齿是齿轮研究工作中的一个新课题,也是齿轮研究工作中拓展的一个新领域。在国内外,很早就有人开始轮齿复合的设想与研究工作,如1971年美国专利:“齿轮式旋转机构”(美国专利号US3547491);1991年PCT专利:“旋转式内燃机”(PCT专利号W091/02888);1993年中国廖振宜申请了ZL93111972.3“齿闭式转子”的专利;1995年美国专利“齿轮装置”(美国专利号US5454702)。但是以上发明只停留在原理的设想上,都未解决复合轮齿的啮合型线问题,保证不了齿轮在啮合过程中各瞬时传动比的恒定,即保证不了复合轮齿的正常传动。“复合轮齿机构”就是在普通圆柱齿轮副的基础上按人们的主观需要复合不同齿高及齿厚的大齿、大齿槽,大小轮齿共同满足各瞬时传动比相等,具有传动及啮闭作用,实现即能传递高效可靠的转动又能实现对流体的抽吸、输送及压排功能。复合轮齿的结构型式多样,图1、图2是复合轮齿多种结构型式中的示...  (本文共2页) 阅读全文>>

《机械设计》2002年11期
机械设计

啮合力移动速度对轮齿变形影响的有限元分析

1 前言轮齿位移动态响应分析是齿轮动力学研究的一个重要方面。其最直接的应用就是研究轮齿的啮合状态 ,确定轮齿的动态变形 ,为齿轮修形提供依据。一般认为轮齿的固有频率较高[1,2 ] ,轮齿的自由振动衰减很快 ,故通常采用静态的研究方法来确定轮齿的修形量。即忽略了啮合力沿齿廓运动速度的大小对轮齿变形的影响 ,把静态条件下轮齿的刚度数值运用到轮齿啮合的动态计算中。然而 ,文献 [3]利用简化的力学模型 ,得出啮合力沿齿廓运动的速度对轮齿变形有一定影响的结论 ,但从复杂的解析分析中 ,尚难以直接判断出这一影响的大小。在此采用有限元方法 ,对在一定啮合力作用形式下渐开线直齿轮轮齿的瞬态啮合变形与其静态变形进行了计算比较 ,较直观地得到轮齿啮合速度对轮齿变形影响的规律趋势。2 轮齿有限元模型利用直齿轮轮齿的齿形沿齿宽方向不变及其对称的特点 ,将轮齿有限元问题的研究简化为二维平面问题 ,并按平面应力问题进行分析。轮齿有限元模型如图 1所示。...  (本文共3页) 阅读全文>>