收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

离心压缩机用斜齿轮副的有限元分析及疲劳寿命预测

孙胜苗  
【摘要】:国内外的统计数据显示,工程中疲劳破坏占机械设备所发生破坏的比例达60%~90%,可见疲劳为机械结构最常见的失效形式。在空气压缩机中,增速斜齿轮副连接发动机和叶轮,是空气压缩机中的一个关键部件,其使用寿命决定了整机的无故障工作时间。传统的设计往往基于静强度设计方法,采用加大许用安全系数或降低许用应力的方法来提高其可靠性,往往不能保证其运行的可靠性和安全性。斜齿轮副主要承受循环载荷,一旦发生疲劳失效、断齿故障,不但影响设备的正常运转,而且带来不小的经济损失。因此,根据齿轮副的工作条件做出准确的受力分析,得出其所受应力应变情况、掌握破坏规律、估算其疲劳寿命是十分必要的,同时也可以为空气压缩机的检查、维修、保养等提供必要的数据。 为此,本文以空气压缩中的增速斜齿轮副为对象综合运用弹性接触有限元理论、齿廓修形理论、多体动力学理论、疲劳损伤理论及模态分析理论,分别对齿轮副进行静强度分析、齿廓修形、动力学仿真、疲劳寿命预测及模态分析,对空气压缩机的抗疲劳设计具有较大的参考价值。本文研究工作包括如下几个方面: ①在ANSYS中建立齿轮副的多齿啮合有限元模型并加载求解,求得啮合过程中的应力分布,并对齿顶出现啮合冲击的情况采取齿廓修形以改善轮齿受力,最后研究了摩擦系数、修形量对齿顶应力峰值的影响情况。研究结果表明:修形后齿轮的最大应力为236.223MPa,采用齿廓修形有效地降低了齿顶出现的啮合冲击现象。最大应力有随摩擦系数和修形量的增加而降低的趋势。 ②在动力学分析软件ADAMS里面建立斜齿轮副的虚拟样机模型,两齿轮之间添加碰撞,求得动态啮合力,并将其与理论计算值比较,结果表明:啮合力的理论计算值与仿真计算值误差约5%,可以为疲劳分析提供载荷谱。 ③根据材料的性能,拟合材料的近似S-N曲线,并结合应力结果、载荷谱基于疲劳损伤理论预测斜齿轮副的疲劳寿命,结果表明:齿轮副的安全系数均大于1,忽略极少数对齿轮的整体寿命影响较小的低寿命点,可达到64.17年,大于设计要求的20年使用寿命,且有很大富裕。最后研究了表面粗糙度、载荷对齿轮疲劳寿命的影响情况。 ④对斜齿轮副进行模态分析,求得其前6阶固有频率和相应振型。结果表明:齿轮副啮合频率为6078.25Hz远大于前6阶固有频率,且基频大于主从动轮的转频,所以系统在运行过程中不会发生共振,具有良好的动态特性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 盛钢;沈云波;;斜齿轮高阶传动误差设计与分析[J];西安工业大学学报;2010年04期
2 蒋耀儒;球面蜗杆-斜齿轮副的试制[J];制造技术与机床;1977年03期
3 刘之镭;;动力传动用窄斜齿轮的振动[J];机械传动;1987年04期
4 李伟刚;陈谌闻;罗立凤;;用边界元法计算斜齿轮的变形及线载荷沿接触线的分布[J];机械传动;1993年01期
5 刘广利;吴坤;;数字化样机技术在斜齿轮副啮合仿真中的应用[J];中国产业;2011年05期
6 刘广利;吴坤;;数字化样机技术在斜齿轮副啮合仿真中的应用[J];科学技术与工程;2011年24期
7 赵鑫;梁义维;李珊珊;;基于LS-DYNA的斜齿轮动力学接触仿真分析[J];机械工程与自动化;2009年03期
8 盛钢;沈云波;;基于抛物线修形的斜齿轮传动啮合特性研究[J];西安工业大学学报;2007年06期
9 林春;;用轴承偏心套调整斜齿轮副的接触状态和侧隙[J];机械工程师;2008年12期
10 尹长城;;不同加载方式的斜齿轮接触分析[J];湖北汽车工业学院学报;2011年02期
11 吴勇军;王建军;韩勤锴;李其汉;;基于接触有限元分析的斜齿轮齿廓修形与实验[J];航空动力学报;2011年02期
12 李素有 ,孙智民 ,沈允文;含间隙的斜齿轮副扭振分析与试验研究[J];机械传动;2002年02期
13 吴文光;朱如鹏;;基于Workbench的斜齿轮固有特性分析[J];机械传动;2010年04期
14 吴斌;葛文杰;;基于参数化的斜齿轮副接触应力分析[J];机械与电子;2011年05期
15 蔡秉余;;巧加工大齿轮轮体[J];现代制造工程;1992年03期
16 刘更;蔺天存;沈允文;;圆柱齿轮啮合过程齿根应力数值计算方法研究[J];西北工业大学学报;1993年04期
17 苏永生;张永祥;明廷涛;;斜齿轮齿面接触型故障的仿真与诊断方法研究[J];船海工程;2006年05期
18 刘更,沈允文,何大为;齿轮参数对斜齿轮传动振动特性的影响[J];西北工业大学学报;1992年01期
19 蔡秉余;;解决大齿轮轮体加工的难题二则[J];机械制造;1993年08期
20 石雨;;端面模数为标准值的斜齿轮加工新方法[J];金属加工(冷加工);2011年17期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘龙;轩福贞;董达善;梅潇;刘海洋;腾媛媛;乔榛;;基于支持向量机的材料单轴疲劳寿命预测[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年
2 孙国芹;尚德广;;时间相关单多轴疲劳寿命预测[A];第十五届全国疲劳与断裂学术会议摘要及论文集[C];2010年
3 王雷;王德俊;袁锋;;疲劳寿命的计算机仿真研究[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年
4 胡金华;张芳芳;朱志华;李宝华;郎玉玲;阿拉腾;李昌海;;铝合金车轮双轴疲劳寿命有限元分析[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
5 赵欣欣;王正道;;PI无机杂化薄膜疲劳寿命预测模型[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
6 张有河;D.泰勒;;点焊汽车构件疲劳寿命预测(英文)[A];材料科学与工程技术——中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
7 诸葛鸿程;程永明;陶德馨;沈元浩;;港口门座起重机的静、动强度测试分析和疲劳寿命预测[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
8 张晓慧;刘浵;刘国宁;赵明皞;;转子疲劳寿命分析技术研究与软件开发[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年
9 于海生;谢.尼.舒卡耶夫;王兴国;丰崇友;;一种多轴非比例载荷低周疲劳寿命预测方法[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年
10 张振亚;王建国;贺广零;;临界面法预测多轴疲劳寿命简述[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐翔;船舶复杂推进轴系耦合振动理论及试验研究[D];武汉理工大学;2012年
2 刘建涛;薄壁结构响应特性有限元数值模拟和疲劳寿命预测方法研究[D];电子科技大学;2012年
3 阳光武;机车车辆零部件的疲劳寿命预测仿真[D];西南交通大学;2005年
4 王潍;42CrMo钢疲劳短裂纹演化行为及疲劳寿命预测的研究[D];山东大学;2008年
5 李晓芳;橡胶钢双材料非线性有限元分析及破坏机理研究[D];福州大学;2006年
6 雷冬;疲劳寿命预测若干方法的研究[D];中国科学技术大学;2006年
7 林广平;基于断裂力学的钢桥面铺装层疲劳寿命研究[D];东南大学;2006年
8 屈文涛;非常规条件下双圆弧齿轮传动工作能力研究[D];西北工业大学;2006年
9 张国庆;零件剩余疲劳寿命预测方法与产品可再制造性评估研究[D];上海交通大学;2007年
10 吴跃成;驱动桥疲劳可靠性分析与试验方法研究[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙胜苗;离心压缩机用斜齿轮副的有限元分析及疲劳寿命预测[D];重庆大学;2013年
2 陈辰嘉;小倾角齿轮箱变厚斜齿轮副啮合性能仿真及疲劳寿命分析[D];重庆大学;2013年
3 孙志星;考虑装配误差的齿轮接触应力仿真研究[D];太原理工大学;2010年
4 王权;起重机减速器变位斜齿轮副有限元仿真分析与研究[D];山东科技大学;2010年
5 黄琦;高速列车传动齿轮齿廓修形及箱体优化设计[D];大连理工大学;2012年
6 陈润霖;1.5MW风电增速箱斜齿轮动力学分析及齿廓修形[D];西安理工大学;2010年
7 相明君;基于线接触共轭展成原理的齿轮精滚刀研究[D];吉林大学;2013年
8 秦涛;某UTV变速器啮合振动及箱体强度分析[D];重庆大学;2012年
9 陈斐雅;变速器主减速齿轮对有限元分析[D];江西理工大学;2011年
10 黄一林;1.5MW风电齿轮传动系统动力学分析[D];重庆大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 本报记者;她始终站在学科发展前沿[N];光明日报;2000年
2 湘禾;敲响奋进钟声 掘出灿烂宝藏[N];大众科技报;2000年
3 卞箕;她始终站在学科发展前沿[N];大众科技报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978