旋耕机变速箱主要零件的建模及有限元分析

摘要

旋耕机是主要的耕作机械之…,在我国这样的农业大国有着广泛的应用。旋耕机的]=作条件十分恶劣,且随着农艺技术的不断发展,人们对旋耕机性能的要求也越来越高。而变速箱作为旋耕机的主要部件之一,其性能的优劣对整个机器有着直接且重大的影响。本文针对+种改进后的旋耕机变速箱,利用三维实体建模软件对其传动系统的主要零件进行参数化建模以及装配体的运动仿真,而后利用有限元分析软件对这些零件进行了强度校核和必要的动态特性分析。
　　首先,充分利用Pro/E强大的三维建模功能,对变速箱中主要传动零件如轴类、齿轮类零件建立参数化模型,通过改变主要的控制参数便可快速实现对整个零件的修改,在很大程度.上提高了此类零件的设计效率,降低了设计人员劳动强度。此外,还进行J虚拟装配和运动仿真,有效检查了零组件的装配以及运动情况,弥补r传统的二维设计所不及之处。
　　其次,利用Pro/E和ANSYS的接口,将三维模型从Pro/E无缝地导入到ANSYS中,从而得到准确的有限元分析模型。计算了轴的弯曲应力,即校核了轴的强度,结果表明各轴满足其强度要求。
　　再次,对齿轮进行了强度校核,主要计算了齿轮的齿根弯曲应力和齿面接触应力,得到相应的应力分布云图,求解结果证明各齿轮满足其强度要求;
　　最后,对各齿轮副和输出轴进行了动态特性分析,得到了各阶(主要是低阶)的固有频率和振型,由结果可知齿轮副不会由于齿轮正常的啮合冲击而发生共振现象。求解结果不仅是其它动态特性分析的基础,也为齿轮箱故障诊断提供了一定的理论依据。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 旋耕机变速箱的研究现状

1.3 本文的研究方法和研究内容

2 旋耕机变速箱传动机构的参数化建模和运动仿真

2.1 Pro/E软件简介

2.2 传动轴的参数化建模

2.3 齿轮的参数化精确建模

2.4 变速箱传动系统的虚拟装配及运动仿真

2.5 本章小结

3 传动轴的有限元分析

3.1 有限元法简介

3.2 ANSYS软件简介

3.3 传动轴有限元模型的建立

3.4 单元类型选择和网格划分

3.5 约束和载荷的施加

3.6 求解和计算结果分析

3.7 本章小结

4 齿轮的有限元分析

4.1 齿根弯曲应力分析

4.2 齿面接触应力分析

4.3 本章小结

5 主要零件的动态特性分析

5.1 模态分析简介

5.2 齿轮副有预应力的模态分析

5.3 输出轴的模态分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附录