4.3.1 数值计算步骤 16

4.3.2 结果和分析 16

第五章 齿轮的有限元建模与分析 18

5.1 概述 18

5.2 ANSYS建立模型的步骤 18

5.2.1 实体模型和直接生成法 19

5.2.2 CAD系统导入模型 19

5.3 齿轮的弹性变形和啮合刚度分析 20

5.3.1 齿轮啮合刚度的研究概况 20

5.3.2 齿轮的弹性变形 20

5.3.3 齿轮的啮合刚度 21

5.3.4 齿轮啮合刚度的计算方法 23

5.4 齿轮接触有限元分析 25

5.5 计算实例 34

5.5.1 程序设计 34

5.5.2 结果分析 34

5.5.3 齿轮啮合刚度的数值处理 37

5.6 本章小结 40

结  语 41

致  谢 42

参考文献 43

附录 44 

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

渐开线圆柱齿轮传动仍是迄今应用最广泛的一种传动方式，此类齿轮具有传动平稳，结构紧凑，便于制造，易于维护，承载能力大，使用寿命长等特点。当前，随着机械设备向着高速、重载、精密的方向发展，齿轮弹性变形或热力耦合变形明显增大，同时考虑到安装制造误差，因此在理论上等价于两个基圆作纯滚动的渐开线齿轮传动，不可避免的出现啮入啮出冲击、转速波动、载荷突变、载荷偏载，以及由不同的频率、振型组成的振动，从而降低传动精度、缩短工作寿命、降低承载能力及增大振动及噪声。因此对机械传动设备的要求越来越高，不仅要求能够传递较大的功率和载荷，而且要求传动系统本身必须具备良好的可靠性，从而降低设备的运营成本并提高设备运营过程中的安全性。目前，齿轮故障诊断的实践正在由单纯依靠个人经验和直观感觉逐步发展到依靠科学，实现由感性到理性的飞跃。齿轮故障诊断与信息科学、系统科学、人工智能、计算机技术相结合，当代前言学科中的理论和方法必然会渗透到诊断技术中来，使得故障诊断技术几乎能够与这些前沿学科同步发展。齿轮动态仿真技术紧密结合前沿技术，依靠计算机和软件技术模拟齿轮的动态行为，可以更好地得到人为或者实验很难完成的结论。

一直以来人们对齿轮副时变啮合刚度进行了大量的理论分析和试验研究，取得了许多重要的研究成果。

最初，一些研究人员在研究中各个主要的参数的获得必需考虑时变啮合刚度，故在研究主要参数影响的同时也对时变啮合刚度进行了简单研究，但研究方式比较单一，大部分研究者是通过FEA(Finite Element Analysis)仿真获得某些节点的齿轮刚度，然后将齿轮时变啮合刚度的变化形式简化为方波函数。此外有些研究人员直接考虑齿轮时变啮合刚度对齿轮动力系统的影响，南威尔士大学的S Du建立了考虑静态传动误差及齿轮啮合刚度的非线性动力学方程，并进行了求解。J．- H．Kuang研究考虑时变啮合刚度的齿轮系统对变化扭矩的振动响应。J．Lin研究了行星轮由时变啮合刚度引起的参数激励。Carlos Henrique Wink研究了时变啮合刚度及传动误差对齿面载荷分配的影响因子。以上学者对时变啮合刚度研究较深入，时变啮合刚度的计算方式也较广泛，除了继续使用FEA方式外，还采用了标准公式法。