齿轮有限元接触分析精确建模及传动精度研究

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1、ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士￥ｆｋｉｉ它文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＾／＾＼＜ＩＢＨｉｌｌＭＨＨｉＩ５齿轮有限元接触分析精确建模及传动精度研究学科专业———爽译＿甘＿各＿寧＿玲＿作者姓名董胃敏教授指导教师—＿２０１５６答辩日期＾＿＿＾ｆ．硕士学位论文齿轮有限元接触分析精确建模及传动精度研究ＰｒｅｃｉｓｅＭｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒＧｅａｒＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎ

2、ｔＣｏｎｔａｃｔＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＡｃｃｕｒａｃｙ作者姓名：刘恒山学科、专业：机械设计及理论学号：２１２０４１２６指导教师：董惠敏完成日期：２０１５年６月沒理工大摩ＤａｌｉａｎｅｃｌｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｈｎｏｇｙ＊国家自然科学基金项目Ｎｏ．５１３７５０６５（）＊辽宁省科技创新重大专项２０（１３０３００４）大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本

3、人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：及政都反補．遠後＆值＃精森巧失）＜作者签名：４ｃＭ日期：年月曰”大连理工大学硕士学位论文摘要齿轮传动系统作为机械系统中的核心部分，其传动质量决定着整

4、个机器的运转状态。。为了提高传动系统精度，必须掌握齿轮弹性及偏差对传动精度的影响规律有限元方法不失为接触分析的有效方法之一，然而现有的网格划分方法已不能满足高精密齿轮一传动分析的要求。为此，，本文提出种基于轮齿瞬时接触线的网格划分方法并基于该方法建立的齿轮接触精度模型，分析了齿轮弹性变形及偏差对传动精度的影响，具体内容如下：根据渐开线齿轮几何学知识、，把轮齿端面廓形划分为过渡曲线、渐开线、齿顶圆齿根圆四个部分。通过模拟齿条型刀具范成法加工齿轮的过程求解过渡曲线方程，根据渐开线、齿

5、顶圆及齿根圆各部分方程，精确求解各部分廓形。介绍了螺旋面的形成方法，为直齿轮、斜齿轮几何模型的建立奠定基础。提出一对直齿轮的齿廓面的接触分析网格划分方法，以齿轮端面廓形为基础，求解“基于任意给定转角的直齿轮瞬时接触点，并对靠近齿顶点、齿根点的瞬时接触点进行融”合处理；沿直齿轮轴向离散节点，编程识别单元拓扑结构，通过节点连元法建立齿轮初级模型。采用分级剖分的方式对接触区进行细化，建立多点约束方程过渡疏密不同的网格边界，完成建立直齿轮有限元接触模型。一对斜齿轮的分区网格划分方法提出了，按

6、照瞬时接触线与垂直于轴向各截面交点离散齿廓面节点、五面体单元出现的位置。，编程识别单元拓扑结构，确定六面体单元采用节点连元法，按照已识别出的拓扑结构将对应节点连接成单元，形成斜齿轮初级模型。在接触区，重新生成细化节点，分区域重新识别其拓扑结构并通过节点连元法按照单元拓扑结构重新构建单元。，将边界进行稱合处理，完成斜齿轮有限元模型的建立以节点移动及齿轮整体移动的方式将误差嵌入到有限元模型中，编程实现误差齿轮。模型针对已建立的齿轮接触精度模型，，识别接触区域齿廓节点在对应节点处通过节点坐

7、标增量修正程序嵌入齿廓偏差、齿距偏差；以；通过齿轮整体的方式嵌入偏心误差弹簧单元等效支承件的刚度￣。分别将４８级精度齿轮误差及不同刚度的弹簧单元嵌入模型中，，分析不同精度齿轮误差及支承件刚度大小对传动精度的影响规律研究结果将对精密齿轮的传动设计提供依据。关键词：有限元方法；齿轮精确建模；齿轮误差；传动精度－－Ｉ齿轮有限元接触分析精确建模及传动精度研究ＡｂｓｔｒａｃｔＧｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｓｔｅｍｉｓａｃｏｒｅａｒｔｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔ

8、ｅｍａｎｄｉｔｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｙｐｕａｌｉｔｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｏｅｒａｔｉｎｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｅｎｔｒｅｍａｃｉｎ．ｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｑｙｐｇｉｈｅＩｐｙｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｓｔｅｍｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｅｌａｓｔｉｃｉｔａｎｄｅｒｒｏｒｓｏｎｔｒａｎｓｍｉｓ