双圆弧齿轮传动优化设计及有限的分析

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1、·～’．1二n：)+．’’ADissertationinMechanicalDesignandTheory『I[1lll[1111rlIIIllIIIJY1840771OptimumDesignandFiniteElementAnalysisofDoubleCircularArcGearsByJiaoHaiboSupervisor：AssociateProfessorZhangWeihuaNortheasternUniversityJanuary2008Jaiia独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过

2、的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢：￡己恧。学位论文作者签名丝多勿：b一日期：锣钐．砂．J学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。)学位论文作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：东北大学硕士学位论文摘要双圆弧齿轮传动优化设计及有限元分析

3、摘要随着工农业生产的发展，齿轮传动得到了广泛的使用，而双圆弧齿轮传动又具有渐开线齿轮传动无法比拟的特点，由于双圆弧齿轮有很高的接触强度和弯曲强度，传动中啮合面易形成动压油膜，且具有良好的跑合性，所以在齿轮传动中得到了广泛的应用。由于双圆弧齿轮在减速器应用广泛，为了达到更好的经济效益和性能，本文采用模糊数学优化的方法对双圆弧齿轮减速器以体积最小为目标函数进行优化设计。由于模糊优化方法考虑了研究对象客观存在的模糊因素，使设计变量和参数的值能达到应有的取值范围，其数学模型能更接近客观实际，分析的结果更为合理。除了选取圆弧齿轮的模数、齿数、螺旋角和齿宽作为优化设计变量外，本文考虑了齿轮齿数取整对传动比

4、的影响，增加了对传动比误差的限制，所以增加了传动比为设计变量；在设计齿轮时，最好在齿宽不变的条件下，为得尽可能多的啮合点数和啮合齿数，本文在约束条件中考虑了剩余齿宽△6以及凸凹齿面上接触点间距离gr。对双圆弧齿轮啮合传动的影响，增加了多点和多齿啮合关系式Ab≥q丁。为约束条件。为了计算程序简单，一般在优化过程中一般把模数作为连续变量处理，优化后的模数通常不是标准值，直接将模数圆整为标准值不一定是最优结果。本文考虑了如果优化后的模数不是标准值，与模数标准系列进行比较，取与其最接近两个标准值，得到如下四个计算结果：①向下取标准模数，②向上取标准模数，③向下取标准模数，变量重新优化取值；④向上取标准

5、模数，变量重新优化取值。其余设计变量值取优化结果；其余设计变量值取优化结果：并且将其作为是常量，在目标函数不变的情况下，对其余设计对四个结果综合评价，择优选取。双圆弧齿轮的失效常常是由于轮齿的弯曲断裂而引起的，因此齿轮的承载能力受到它的弯曲强度限制。考虑到双圆弧齿轮结构的复杂性，本文使用Pro／Engineer3D中的参数化建模功能，建立了双圆弧齿轮的三维模型，然后导入到ANSYS分析软件中，对双圆弧齿轮在转过一个齿距过程的啮合情况，进行弯曲应力有限元分析，得到最大弯曲应力，可供设计参考。关键词：双圆弧齿轮；齿轮参数；模糊优化；有限元法；弯曲应力．II．●．‘■■■■■■■f。；．■■■■■一

6、l■■●■■■●■1．●●●■■■■■■，1●j{●J——■●1■tjj◆●▲东北大学硕士学位论丈AbstractOptimumDesignandFiniteElementAnalysisofDoubleCircularArcGearsAbstractWiththedevelopmentofindustryandagriculture，gear-drivenmachineiswidelyapplied．Double．arcgearhastheadvantageoftheinvolutegear．Owingtohighcontactintensityandbendingstrengthofdou

7、ble—IarCgear．Inthetransmission，themeshingsurfacesareeasytoformthekineticpressureoilfilmandhavegoodrunning-inproperty,therefore，thedouble。arcgeardriveiswildlyusedinthegeardrive．Double．ArcGearsarewildly