不同工况下船用斜齿轮动力学特性仿真.pdf

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1、第38卷第5期不同工况下船用斜齿轮动力学特性仿真121文章编号：1004-2539(2014)05-0121-03不同工况下船用斜齿轮动力学特性仿真周丹杨光春(攀枝花学院机械工程学院，四川攀枝花617000)摘要斜齿轮传动在船用动力装置中起着重要的调速作用，以某型船用斜齿轮传动系统为研究对象，基于Abaqus／Explicit显式有限元法，建立了斜齿轮副非线性动态接触有限元模型。对额定工况下齿根动应力进行了仿真，研究了负载转矩、中心距和润滑方式等参数对斜齿根动应力的影响。研究结果对船用斜齿轮副优化设计具有一定参考价值。关键词斜齿轮副动应力

2、工况参数显式有限元法SimulationofDynamicsPerformanceofMarineHelicalGearunderDifferentWorkingConditionZhouDanYangGuangchun(SchoolofMechanicalEngineering，PanzhihuaUniversity，Panzhihua110819，China)AbstractThehelicalgearstransmissionplayanimportantroleinmarinepowerplant，takingcertaintyp

3、eofmarinehelicalgeartransmissionsystemasresearchobject，thefiniteelementmodelofhelicalgearnonlineardynamiccontactisbuiltbasedonABAQUS／Explicitdynamicsfiniteelementmethod(FEM)．ThedynamicstressvariationofhelicalgeartoothiSsimulatedunderratedcondi—tions，theimpactofchangesinlo

4、adtorque，centerdistanceerrorandlubricationmodeonhelica1toothrootdynamicstressisresearched．Theresultshavecertainreferencevaluefortheoptimizeddesignofmarinehelicalgear．KeywordsHelicalgearpairToothrootDynamicstressWorkingparameterExplicitFEM布情况。林腾蛟[2]等基于显式动力学有限元法对齿0引言轮箱动态特性进

5、行了仿真，得到了齿轮箱内部各零部现代船舶动力装置中的斜齿轮副起着调速、倒顺件的动态响应。朱才朝_3]等通过建立齿轮一转子一车等重要作用，复杂多变的工况使其经常受到瞬时冲轴承一箱体耦合动力学模型，分析了船用齿轮箱的动击的作用。图1为典型船舶动力装置工作示意图，主态特箱体耦合动力学模型，箱体耦合动力学模箱体耦机通过斜齿轮副减速带动螺旋桨旋转，从而为船舶提合动力学模型，分析了船用齿轮箱的动态特性。以上供驱动力，恶劣的工作环境使斜齿轮副更易断齿和齿研究均很少涉及工况参数变化对齿轮关键部位动应面点蚀等失效形式，因此研究工况参数对其动力学特力的影响，

6、这方面的研究仍需深人。性的影响十分必要。目前对齿轮副动态性能的仿真预测分析不仅能降近年来，国内外学低试验成本，同时对于处理复杂的齿轮接触问题，仿真者对于船用齿轮传动系预测要比解析法更简便高效_4]。Abaqus／Explicit显式统动态性能进行了很多一程序具有完备的处理冲击、碰撞、接触等高度非线性问／研究。童水光[1]等采用题的能力[5]1。船。本文中我们运用显式动态有限元法非线性接触有限元法分重点研究了负载转矩、齿轮安装中心距和润滑方式等——析了齿轮箱系统在水下工况参数变化对齿根动应力的影响规律，得到的结论冲击载荷下的动应力分图l船舶

7、动力装置工作示意图为船用斜齿轮的结构优化具有一定参考价值。122机械传动2014焦2，并将齿轮内圈与参考点耦合，约束两参考点z、1仿真模型方向的位移及绕z、Y轴的旋转自由度，仅保留绕齿轮1．1齿轮副参数轴向的旋转自由度；在参考点RP一1上施加恒定基于标准渐开线和齿根过度曲线的斜齿轮三维转速，在RP一2上施加恒定负载转矩丁0u。几何模型，所建立的几何模型与理论模型的公法线长为呈现齿轮啮合过程中齿根应力峰值，需要输出度误差为0．02mm，可见所建立的三维模型具有较高尽可能多的应力结果，但过多的应力输出使计算时间的精度。斜齿轮副参数如表1所示。

8、驱动主机采用大大增加，按如下公式确定输出时间步长△为中速型国产柴油机，主要参数见表1。△60(1)表1斜齿轮副主要参数式中，2为主动轮齿数；，z为主动轮转速；N为主动名称主动轮从动轮轮转过一个