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航空齿轮接触安定数值方法的研究

航空齿轮传动的主要特征是高速、重载和轻质量等,与传统的齿轮设计相比较,减小体积、降低重量、延长寿命和提高可靠度是航空齿轮传动设计的关键目标。本研究以提高航空齿轮接触能力为目标,以接触体安定分析与接触体中残余应力场一般算法为基本思路,深入、系统地研究了接触体安定分析的数值理论和计算方法,分析了齿廓表面层曲率半径与其安定极限的关系及其摩擦系数对安定极限的影响。本文基于Melan定理,对结构的初始残余应力场进行适当的变换,推导出与其对应的结构安定极限范围的表达式,提出非线性塑性应变强化模型安定性存在的一般条件;在Koiter定理的基础上,对最小能量法进行一定的改进,通过求解两个连续函数的极小值,可以准确估算出接触过程中,结构不发生棘轮效应的极限载荷。对于循环载荷下安定性研究,考虑到残余应力的累积问题,将增量法与线弹性法相结合,提出了适用于求解残余问题的数值方法,成功地解决了在循环载荷下残余应力累积变化的问题。对相应算例进行分析,将其结  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

循环载荷下接触安定问题的数值方法及工程应用

接触体表面强化(喷丸、涂层)层的疲劳裂纹萌生寿命的研究,是当前齿轮、轴承等接触件失效分析中的前沿课题。它具有重要而广泛的工程背景。在国家“航空基金”、“总装预研基金”等课题的资助下,本文以接触体安定分析与接触表面层疲劳裂纹萌生寿命预测一般算法研究为手段,深入、系统研究了接触体安定分析的数值理论和计算方法,全面研究了影响航空齿轮表面强化层失效的原因并提出了齿轮表面强化层裂纹萌生寿命的预测方法。本文针对接触表面层的强化与疲劳失效问题,提出通过研究接触表面层在循环载荷作用下的安定特性,来建立强化设计与疲劳评估准则。研究中,围绕强化后接触表面疲劳问题,从强化模型选择、接触表层安定性存在的条件及其失效规律,进行了详细的概念定义、定理证明及推论演算等理论工作,为接触表面层安定性的数值模拟和疲劳分析奠定了理论基础。提出了接触体安定性下限分析的线性规划法和直接叠代法。这些方法各有创新,其特点是计算速度快、收敛性好及精度可靠,计算规模避免了弹塑性...  (本文共132页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国新技术新产品》2011年15期
中国新技术新产品

基于ANSYS WORKBENCH的齿轮接触应力分析

引言齿轮是传动系统中承受载荷和传动动力的主要零部件,也是最容易出故障的零件之一。据统计,在各种机械故障中,齿轮失效就占总数的6 0%以上,其齿面损坏又是齿轮失效的主要原因之一。因此,工程中需要发大量工作对齿面强度及其应力进行分析。ANSYS Workbench是用A NS YS求解实际问题的新一代产品,它是专门从事于模型分析的有限元软件,拥有与CAD的无缝接口、新一代的参数化建模工具,其强大的分析功能可以很准确地反映实际物体的状态。可进行静力学分析、动力学分析、非线性分析等。本文从柳州市采埃孚机械有限公司实际问题出发,建立齿轮接触对的三维有限元模型,在有限元分析软件ANSYS Workbench计算得到齿轮接触对的接触应力,与传统理论计算公式得出比较,为齿轮的快速设计和进一步的优化设计提供条件。1齿轮参数化建模齿轮的设计,加工,生产是一个复杂、严格的过程,如果能够实现齿轮在设计上的参数化建模,那么就避免了齿轮的反复设计,每次只要...  (本文共1页) 阅读全文>>

《四川建材学院学报》1988年03期
四川建材学院学报

复杂工况下齿轮接触强度可靠性设计研究(待续)

在复杂工况下对齿轮接触强度进行可靠性设计,迄今还尚无文章发表。齿轮接触强度属威布尔分布[’,。,。],但由于该分布的复杂性。因而绝大多数学者将接触强度简化为正态分布来处理。这往往使得计算误差较大,甚至不能较为真实地反映其可靠性。即使是按威布尔分布来计算简单工况下齿轮接触强度的可靠性,也仅是从实验中获得其数据,求出R—S—N线图、齿轮实际工作曲线及平均疲劳损害容量,然后才得到其可靠度。由于实验过程复杂而花时较多,况且实验设备昂贵。正鉴于此,我们在理论上作了一些初步探讨,针对齿轮接触强度为威布尔分布,接触应力为非稳定循环随机确定情况下,利用计算机进行数据处理和设计。1 齿轮接触强度的分布1.1一般资料中方框图的含义一般资料中,齿轮接触强度方框图是从ISO草案资料上得到的。这些框图表示失效*下期续完四 川 建 豺学 脘 学 报概率为10~,安全系数为】时接触强度SH随硬度HB变化的数据,如图1所示。强度的S l互500碡囝03(】()...  (本文共8页) 阅读全文>>

《四川建材学院学报》1988年04期
四川建材学院学报

复杂工况下齿轮接触强度可靠性设计研究(续完)

3.可靠度计算5.1一非稳定蕾环瞳机确定应力下可靠度计算 非稳定循环随机应力如图5所示。齿轮接触应力处于这种情况的机械很多,如’机床和轧钢机上的齿轮,只当改变ll叮削用量和换轧一种产品时载荷才明显变化,齿轮的接触应力也楣应变化。图中S。、 S:、……St表示在一定循环次数内齿轮所受的应力。 图5 非稳定循环随机确定应力 令SH。为N次循环后的强度,SH。为初始(随机)强度。那么SHN为s、H。和N的确定函数,即: SHN=h(SH。,N) (N=1、:、……、n) (26)注:本文续自1988年第3期四川建材学院学报n为总循环次数。假定应力§e、s-,…、sn是无关的且分别具有分布函数G o、G,、…、G11,则可靠度为≯.: Rn=P((S o1一∑GN(h(y,N))N=0 N=0(:30)(31)(32)(33) 当强度服从威布尔分布时,分布函数17具有式(r;】一.的简单型式。而应力的分布函数往往具有对其密度函数积分的型...  (本文共13页) 阅读全文>>

《鞍山钢铁学院学报》1988年04期
鞍山钢铁学院学报

边界元法在齿轮接触应力计算中的应用

1.引古口 众所周知,齿轮的许多失效形式(如点蚀、磨损等)都与齿面接触应力的大小有关。因此,正确计算出齿面接触应力值及其分布规律对分析齿轮的接触强度等十分重要,而且对进一步分析齿轮的弯曲强度也是有意义的。传统的齿轮接触应力计算方法是把一对齿轮接触简化为一对当量圆柱体的接触,用赫芝公式进行计算。这显然具较大的近似性,不能准确地计算出轮齿接触点处的接触应力及其分布规律。随着科学技术的进步,特别是计算机技术的飞速发展,出现了许多处理接触问题的数值计算方法,如有限单元法和边界单元法。用有限单法解齿轮的接触问题(直齿、斜齿、圆弧齿轮),曾有人做过大量的工作。但用边界单元法计算齿轮接触应力的报导还比较少见。由于边界单元法的离散处理只需在求解域的边界上进行,因此它特别适用于解弹性接触问题。实践证明,用边界单元法解齿轮接触问题准备数据简单,求解速度快、精度高。比其它数值方法更有效。 本文以直齿圆柱齿轮为例,论述了用二维弹性力学问题的边界单元法解...  (本文共6页) 阅读全文>>

《矿山机械》1988年01期
矿山机械

不同渗碳层深对齿轮接触疲劳强度的影响

一、前盲 齿轮是机械工业需要量大,使用面广的基础零、部件。我国用于低速、重载矿山机械与重型机械齿轮,普遍存在着结构庞大、寿命短的致命弱点,提高它的寿命和可靠性是刻不容缓的任务。提高齿轮的寿命,直接与齿轮材料和热处理工艺有关。低碳合金钢渗碳淬火工艺,目前已被广泛应用到矿山机械和重型机械齿轮传动中,并被认为渗碳工艺是生产大模数齿轮的各种热处理工艺(调质、表淬、氮化)中最有前途的工艺,它具有高的承载能力,高的寿命和可靠性。 二、试验目的及方法 1、试验目的 齿轮的承载能力和持久性,在很大程度上起决定性作用的因素是沿层深的硬度分布和表面硬度。我们选择两种材料,即20C:MnTi及20crZMnZM。三种不同渗碳层深度,作筛选试验找出最佳渗碳层深。合理的渗碳层深通常把齿轮的模数m作为选择渗碳层深度的标准,即t二am,式中:t—渗碳层深度,毫米;n1—模数,毫米;a—与热处理方法有关的系数。选择的三种不同渗碳层深为t=0.1、0.2、o.3...  (本文共3页) 阅读全文>>