船用齒輪的應(yīng)力分析與仿真

1.73萬字
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摘要
船用變速箱是船用動力系統(tǒng)主要大功率設(shè)備之一。它的復(fù)雜配置，高精密度，以及高負載狀況相比于許多其他工業(yè)變速箱而言更嚴格設(shè)計規(guī)則。在負載齒輪傳動生成的動力是在可實現(xiàn)性能中主要限制因素。這是因為動態(tài)齒輪嚙合力能夠產(chǎn)生過多振動和噪聲甚至可能導(dǎo)致致命的結(jié)構(gòu)失靈。為了滿足避免產(chǎn)生過多動態(tài)響應(yīng)的大功率船用變速箱的設(shè)計需求，我們需要了解齒輪振動和失靈方法的基本物理性和它們的控制方法。因此，齒輪動態(tài)特性的分析，變速箱振動和噪聲響應(yīng)的控制以及在動態(tài)特性基礎(chǔ)上的大功率變速箱設(shè)計，這些在實驗研究中都有很有必要的。本論文主要講述如何從pro/e建模軟件中，利用漸開線和螺旋線繪制齒輪，和一對齒輪副之間的運動仿真，從而進行它們的運動分析和受力分析。
關(guān)鍵字：船用齒輪，pro/e，齒輪漸開線，齒輪螺旋線,齒輪嚙合，斜齒輪傳動


Abstract
The gearbox is one of the key heavy duty equipments of the marine powertrain system.Its complex configuration, high accuracy demand, and high-load operating conditions require very stringent design criteria compared to many other types of industrial gearboxes. Frequently, the dynamic force generated in the loaded gear transmission is the major limiting factor in the achievable performance. This is because the dynamic gear mesh force can cause excessive vibrations and noise, and also catastrophic structural failure. In order to satisfy the design requirements of the heavy duty marine gearbox without generating excessive dynamic response, we need to understand the underlying physics of gear vibration and failure modes as well as their controlling factors. Therefore, the analysis of gear dynamic characteristics, the control of gearbox vibration and noise response, and the design of heavy duty gearboxes based on knowledge of dynamic characteristics are much needed research studies.This paper mainly discusses how to create models from pro/e by involute and helix, and the motion and dynamic force analysis of a pair of gears.
Keywords：marine gear，pro/e，involute，helix，gear meshing，helical gear transmission


一．選課題背景與目的 1
1.1 船用齒輪的主要發(fā)展形勢 1
1.2 國內(nèi)在船用齒輪制造上的成績 2
1.3 國內(nèi)外船用齒輪制造的差距 5
二．船用齒輪介紹 7
2.1 船用齒輪的材料介紹 7
2.2船用齒輪采用斜齒輪嚙合 8
2.2.1 斜齒輪嚙合嚙合情況 8
2.2.2一對斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件 9
2.2.3 斜齒輪傳動的主要優(yōu)缺點 9
2.2.4斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析 10
2.3 船用齒輪的失效主要形式 14
2.4 預(yù)防失效措施 17
2.4.1 在加工工藝和熱處理方面 17
2.4.2 在表面強化處理方面上 17
2.4.3 在正確安裝運行方面 18
2.4.4 潤滑、散熱、密封方面 18
三．船用齒輪的建模與ansys仿真分析 19
3.1 在Pro/e中參數(shù)化建立有變位系數(shù)的斜齒輪模型 19
3.2 Pro/e中運動仿真 24
3.3有限元分析及應(yīng)用軟件 29
3.4 從pro/e中導(dǎo)入ansys存在的問題 36
3.5 Ansys進行受力分析與仿真 36
四．高速齒輪潤滑油的分類及其使用要求 45
4.1 高速齒輪潤滑油的分類 45
4.2 高速齒輪潤滑油的使用要求 45
4.3 油的合理使用及保養(yǎng) 46
五．總結(jié) 47
六．展望 48
七．致謝 49