汽车主减速器螺旋锥齿轮参数化建模与有限元分析

摘要

螺旋锥齿轮副的大小齿轮具有大小相等、方向相反的螺旋角，其重合度明显大于直齿锥齿轮副，因此在高速运转时噪音和振动显著减少，同时螺旋锥齿轮副的小齿轮的齿数可以相对减少，从而得到较大的传动比和紧凑的结构，正因为螺旋锥齿轮有这些优点，所以在汽车主减速器齿轮中得到了广泛的应用。但是传统的弧齿锥齿轮设计过程繁冗，效率低，采用传统的设计方法设计一组较为合理的螺旋锥齿轮副要反复修正参数、多次校核计算，花费很长时间才能实现。螺旋锥齿轮传动过程中包含齿轮的接触，而且随着齿轮的转动或变形，接触位置和接触区域的大小均是变化的，因此，齿轮啮合是多个非线性问题互相耦合的复杂问题，在对螺旋锥齿轮进行有限元接触应力的计算分析时需要准确追踪接触前齿对的运动及接触后齿对之间的相互作用。 文章针对螺旋锥齿轮的设计以及校核上的一些缺点，首先研究了汽车主减速器螺旋锥齿轮的参数化建模方法，应用UG二次开发语言，进行汽车主减速器螺旋锥齿轮模块的开发；然后利用ANSYS的数据接口，将中生成的CAD几何模型导入ANSYS，重点分析有限元模型建立过程中单元类型的选择以及网格的划分对计算精度和计算时间的影响，建立了合理的有限元分析模型，对螺旋锥齿轮进行有限元接触应力以及齿根弯曲应力的分析，在一个啮合周期内，分析汽车主减速器螺旋锥齿轮从零速带载启动至低速和正常速度两种工况下的受力情况，得出螺旋锥齿轮在啮合过程中齿轮的接触状态，接触应力，齿根弯曲应力随啮合位置变化的规律；文章还分析汽车主减速器螺旋锥齿轮的摸态特性，计算出齿轮的前六阶固有自振动频率，并定性的提出减小齿轮的振动的一些措施。最后对全文进行了总结，并提出了文章的一些不足和展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2参数化与特征建模理论及其齿轮CAD系统的发展概况

1.3螺旋锥齿轮强度分析研究的概况

1.4本文研究的主要目标以及研究内容

第2章螺旋齿锥齿轮三维参数化建模型

2.1 UG软件概述

2.2 UG二次开发相关技术

2.4螺旋齿锥齿轮三维参数化造型

2.5小结

第3章有限元的接触和碰撞理论

3.1有限元简介

3.2有限元接触和碰撞问题算法

3.3 ANSYS软件的功能

3.4 LS-DYNA简介

3.5小结

第4章螺旋锥齿轮啮合过程的有限元分析

4.1螺旋锥齿轮模型进行前处理

4.2仿真以及结果分析

4.3小结

第5章螺旋锥齿轮的模态分析

5.1引言

5.2当前模态技术发展状况

5.3振动的基本方程

5.4 ANSYS处理模态问题的方法

5.5计算和分析

第6章总结

致谢

参考文献