基于接触有限元分析的渐开线齿轮齿廓修形的研究

【摘要】： 风力发电作为环保、经济型能源具有广泛应用前景。随着风力发电技术向大功率、高性能方向不断发展，风力发电设备设计与制造技术研究具有重要意义。本文以大重减速机厂引进的兆瓦级风力发电增速器齿轮传动系统为研究对象，基于渐开线齿轮啮合原理、轮齿接触分析及振动冲击理论，应用有限元计算方法，通过对风力发电增速器齿轮传动进行了接触仿真研究，实现渐开线齿轮齿廓修形设计。 首先，依据齿轮传动弹性啮合理论，在研究渐开线齿轮啮合传动特性及齿廓修形原理的基础上，提出了一种基于轮齿接触仿真实现渐开线齿轮齿廓修形设计的方法。 其次，在ANSYS中通过APDL编程建立斜齿轮三维参数化有限元模型，参数化建模可以方便的对齿轮模型进行控制和分割，达到六面体网格划分的目的，并实现网格密度的参数化控制。 然后，依据斜齿轮传动原理，建立齿轮接触分析有限元模型。本文以ANSYS有限元软件为基础，使用VB语言开发一套完整的齿轮接触有限元分析处理软件。应用该软件可以生成啮合过程中不同位置轮齿接触有限元模型，同时可以对模型进行齿廓修形操作。并利用分级剖分法(HR)，通过APDL编程实现接触区域六面体网格的细化。 最后，依据齿轮共轭啮合原理，分析理想弹性齿轮在载荷作用下轮齿变形规律，结合接触仿真结果，确定最佳齿廓修形量。并对直线修形和抛物线修形的修形效果进行分析比较，结果表明，抛物线修形有效的改善了轮齿接触区域的载荷分布，消除了应力集中现象，降低了由基节误差引起的轮齿干涉和冲击，证明本文采用的齿轮齿廓修形方案是可行的。 本文通过APDL语言实现齿轮造型-接触模拟-齿廓修形一体化过程，对进一步研究渐开线齿轮传动的动力性能和齿向修形都具有参考价值和指导意义。

【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH132.413