天线转台轴承齿轮系统有限元建模与分析

摘要

某天线的转台是一个包含横滚、俯仰、方位三个方向转动的复杂轴承-齿轮系统。由于轴承-齿轮系统是各种振动的耦合，其振动形态极其复杂，其时变刚度、接触冲击、制造及安装误差，都对其动态特性有较大的影响，仅凭理论分析难以得到较为切合实际的分析结果。本文应用有限元法对该系统进行了静态刚度和强度分析、模态分析和瞬态冲击分析。主要内容包括：1)依据有限元网格划分的基本原则，采用四边形壳单元、六面体单元、楔型单元、刚性单元、弹簧-阻尼单元等多种单元类型相结合的方法，在Hypermesh软件中建立了轴承-齿轮系统的有限元模型。2)将有限元模型通过中间文件转入到ABAQUS软件中进行静态分析。约束三个支座螺栓三个平动自由度，在x、y，z三个方向上施加大小为1g的加速度载荷，计算得到了三种工况的应力分布云图和位移分布云图。3)轴承连接采用连接单元模拟，齿轮啮合等效为弹簧-阻尼系统，并研究了轴承和齿轮啮合的等效平均刚度和阻尼。在ABAQUS软件中计算了轴承.齿轮系统的模态和振型，计算结果表明前3阶模态和振型与实验吻合较好。4)在轴承-齿轮系统的三个支座位置分别施加沿X轴、Y轴、Z轴三个方向振幅为15个g半个正弦波的冲击加速度，研究了冲击载荷作用下系统的动态应力分布及随时间的变化。5)通过上述分析得到了轴承-齿轮系统的应力分布规律，找到了结构中应力和变形较大的区域，并提出了一些修改建议。

目录

文摘

英文文摘

绪论

1.1 引言

1.2 天线转台轴承-齿轮系统设计的国内外研究现状

1.3 本课题的研究内容以及框架结构

2 天线转台轴承-齿轮系统的网格划分建模

2.1 天线转台轴承-齿轮系统的结构组成和工作原理分析

2.1.1 天线转台轴承-齿轮系统的结构组成

2.1.2 天线转台轴承-齿轮系统的工作原理分析

2.2 网格划分方法

2.3 有限元网格划分的基本原则

2.4 不同建模方法对网格划分的影响

2.5 天线转台轴承-齿轮系统建模软件的选择

2.6 本章小结

3 天线转台轴承-齿轮系统的静态刚度和强度分析

3.1 弹性力学的有限元法

3.2 静态分析的载荷和边界条件

3.3 静态分析的有限元模型

3.4 仿真软件ABAQUS

3.5 计算结果及分析

3.6 鉴于静态分析的天线转台轴承-齿轮系统的修改建议

3.7 本章小结

4 天线转台轴承-齿轮系统的模态分析和动态分析

4.1 模态分析和动态分析的基本理论

4.1.1 弹性力学的动态有限元方程

4.1.2 模态分析理论

4.2 天线转台轴承-齿轮系统的刚度与阻尼计算

4.2.1 齿轮啮合的刚度与阻尼计算

4.2.2 轴承的刚度计算

4.3 天线转台轴承-齿轮系统模态分析的有限元模型

4.4 模态计算及结果分析

4.5 瞬态冲击动力学分析

4.6 天线转台轴承-齿轮系统的修改建议

4.7 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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