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弹流润滑状态下直齿轮的接触疲劳寿命分析 弹流润滑状态下直齿轮的接触疲劳寿命分析

格式:word 上传:2022-06-25 14:57:48

《弹流润滑状态下直齿轮的接触疲劳寿命分析》修改意见稿

1、“.....的功能强大,操作也简单方便,现如今它已经为国际最流行的有限元分析软件。而有限元法由于其通用性和有效性,也受到工程技术界的高度重视,随着计算机科学技术的飞速发展,有限元法现以成为计算机辅助设计和计算机辅助制造的重要组成部分。分析的基本过程我们般进行的分析过程有个主要的步骤,第是前处理也就是是指创建实体模型及有限元模型。其中包括了创建实体模型定义单元属性划分有限元网格修正模型等几项内容在这里我们使用在其他软件中创建实体模型,然后读入到环境,经过修正后划分有限元网格这种方法。第二是加载并求解在这里我们需要添加面载荷以及体积载荷等等,第三是后处理在这里我们使用时间历程后处理来进行瞬态分析和动力分析的处理。接触分析步骤我们般在执行个典型的面面接触分析时的基本步骤如下建立模型,划分网格。识别接触对......”

2、“.....给定必须的边界条件定义求解选项和载荷步求解接触问题查看结果齿轮接触应力的有限元分析在环境下对齿轮建模设置齿轮参数工具参数添加参数模数齿数压力角齿宽齿顶高系数顶隙系数。通过工具关系建立齿轮参数关系分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿轮的基本模型如下装配齿轮中心距,装配图如上定义单元类型在进行有限元分析时,首先我们应该跟据分析问题的几何结构分析类型和所分析的问题的精度要求等,选定适合具体分析的单元类型。这里选用单四节点的四边形板单元。即可以用于计算平面应力问题,又能用于分析平面应变和轴对称问题。有个节点,和三角形单元相比,计算精度会更高对于带中间节点的四边形而言,节点数更少,更加节约计算时间,而精度不会有太大的下降。在主菜单中选取命令,会弹出单元类型对话框。单击对话框中的按钮,将弹出单元类型库对话框,如下图所示在左边的列表框中单击选项......”

3、“.....然后,在右边的列表中,单击选项,选择四节点四边形板单元。单击按钮,将单元添加,并关闭单元类型对话框,同时返回到第步打开的单元类型对话框,如下图单击按钮,打开如下图所示的单元选项设置对话框,对单元进行设置。单击接受选项,再单击按钮,关闭单元类型对话框,结束单元类型的添加。定义材料属性从主菜单选择,打开材料模型定义对话框,然后依次双击,将会弹出号材料的弹性模量和泊松比的定义对话框,在对话框中的文本框中输入,文本框中输入。单击对话框中的按钮然后关闭对话框,并返回到定义材料模数类型属性窗口,在此窗口的左边栏出现刚刚定义的参考号为的材料属性。依次双击,打开定义材料摩擦系数对话框在文本框中输入摩擦系数,单机按钮,退出定义材料模数属性窗口,完成对材料模数属性的定义。模型导入并对模型进行网格化分对模型进行网格划分。先设定单元尺寸大小为......”

4、“.....划分完成后如下图因为需要计算应力,所以在精度要求相同的情况下我们应取相对较多的网格,单元尺寸会直接影响密度,影响分析精度。滑。人们通常认为,使用弹流润滑膜厚回归公式必须明确其所基于的计算点,因为不同研究者所提供的公式不大相同,它们只能适用于些特定的工况范围。随着动力机械不断高速化和大型化,弹流润滑失效现象越来越多。实践表明现代工业中齿轮轴承等机器零件的失效大多数是由弹流润滑失效引起的。但是,发生失效的机器零件大都经过弹流润滑设计表明能够良好的润滑。这就使得人们对经典弹流润滑理论预测润滑失效的正确性提出了质疑。关于影响实际的弹流润滑理论偏离经典的弹流润滑理论的主要因素,中外学者已经做过了大量的研究。这些影响因素主要有以下三个方面润滑剂的非牛顿效应温度效应和被润滑表面的粗糙度效应。所以在进行直齿轮疲劳寿命的分析时应该将这三个方面考虑进去。这样才能合理的分析齿轮的疲劳寿命......”

5、“.....但齿轮的在润滑方面的主要失效机理至今还未能研究的非常清楚。虽然直齿轮是齿轮传动中的最简单的种形式,但在直齿轮啮合中的润滑条件和对其性能的分析仍是个十分复杂的工程问题,齿轮传动的弹流润滑问题已然为国际摩擦学界的个热点研究课题之。而齿轮的润滑与接触问题的解决程度则被各国视为衡量摩擦学发展的重要标志。近年来,润滑流体非牛顿特性对齿轮传动性能的影响已经渐渐引起了些学者的密切重视,尤其是在高速重载的工况下,润滑剂失去了牛顿特型性状特征。为此国内些学者开展了非牛顿流体弹流润滑的理论研究。所以研究在非牛顿流体弹流润滑状态下的直齿轮疲劳寿命对提高齿轮组的可靠性与运行寿命具有重要的意义。二课题研究现状由于实际情况中高速重载的直齿轮啮合情况非常复杂,计算量巨大,想要对弹流润滑状态直齿轮的疲劳寿命进行分析进行实际的运算是十分困难的......”

6、“.....利用有限元分析软件强大的前后处理能力及计算能力会使分析过程变得简单。三研究内容与目标本课题研究的是弹流润滑状态下直齿轮的接触疲劳寿命分析,根据现有的计算公式推导出经典弹流润滑的直齿轮接触疲劳寿命,再综合考虑实际情况中高速重载情况下对弹流润滑效应以及齿轮几何形状的影响,通过有限元分析获取齿轮接触应力,再结合材料−−曲线研究弹流润滑效应对直齿轮接触疲劳寿命的影响程度。二理论分析齿轮弹流润滑物理模型的建立当我们研究直齿轮弹流润滑问题的时候,我们可以用对圆柱体的接触来模拟直齿轮啮合,这对圆柱体的半径则分别等同于齿轮啮合点处渐开线的当量曲率半径和,转动速度分别等同于相应齿轮的转速和,啮合点的切线速度分别为和。如图所示。同理我们可以进步,用个当量半径为转速为,切线速度为的等效圆柱体和个无限长的刚性平面的接触来模拟,如图所示......”

7、“.....弹流润滑油膜压力计算结果如图所示图弹流润滑油膜压力计算结果图我们看到的就是齿轮沿啮合线弹流润滑油膜压力曲线的变化趋势。当从齿根到齿顶时,出口压力峰值位置是向着出口处移动的,等过了节点之后,出口压力峰值的位置则开始向着入口处移动。在单齿啮合的情形下,和−,出口压力峰值对于中心油膜压力而言,它的值是比较小的,但是在双齿啮合的情形下,−,出口压力峰值相对于中心油膜压力而言,数值却是比较大的,也就是说重载有助于抑制出口压力的形成,而轻载的情形下容易形成较大的出口油膜压力。接触应力的转化我们假设这种工作情况下油膜是稳定并且不发生破裂的,我们可以用看到点的油膜压力沿齿宽分布的情况见图。由于要考虑油膜的压力在赫兹接触变形区呈现出来的不规则变化图,为了可以最大程度的表现出齿轮表面上油膜压力的作用情况。我们分别以齿轮中的各个啮合点为中心......”

8、“.....并以赫兹接触宽度把这个加载区域等分成块狭长的加载面。我们取赫兹接触区内的计算结果作为该点处的油膜压力并作为施加条件,利用同样的方法分成等分,并且对每个小部分的油膜压力求平均值,然后再将这个油膜压力的平均值作为加载区域的外载荷。最后再通过有限元分析,即可得出再油膜压力作用下齿轮的接触应力。通过计算我们得出了各个点处弹流润滑状态下的接触应力点处的接触应力为,−点处的接触应力为,点处的接触应力为,点处的接触应力为,−点处的接触应力为,点处的接触应力为,点处的接触应力为。图点油膜压力沿齿宽分布疲劳分析可以用双对数坐标系绘制的−−曲线内,其有限寿命方程近似为条斜线,方程的通用式可以表示为在公式中和为与存活率有关的材料常数,为与存活率有关的疲劳寿命然后我们从文献中得出材料的中值接触疲劳寿命曲线方程为因为齿轮的接触疲劳寿命处于接触应力最大的地方......”

9、“.....数值模拟技术开始变得越来越成熟。数值模拟应用非常广泛,许多领域诸如土木电子冶炼机械国防军工航天航空等都收到了数值模拟的深远影响。数值计算方法在工程分析领域中应用比较广泛的种计算方法便是有限元法,从上世纪中期以来,因为它独特的计算优势得到了广泛地发展,现在已经出现了很多种有限元算法,并且因此出现了批非常成熟的通用和专业有限元商业软件。伴随着计算机技术日新月异的发展,各种工程软件也被广泛应用在各种领域。软件以它分析功能的强大而成为软件的应用主流,在工程分析应用中得以广泛应用。由世界上最大的有限元分析软件公司之算现选用对啮合直齿轮基本参数如下模数,传动比,齿数齿宽,压力角。工况取转速,传递功率,齿轮副材料,屈服强度,拉伸强度,弹性模量,泊松比ν,润滑油动力黏度η......”

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