浅析拖拉机拖拉机传动弧齿锥齿轮有限元及优化

论文导读：
摘要：弧齿锥齿轮因其承载能力高、传动效率高、传动平稳、噪声小等优点，被广泛的运用于汽车、拖拉机、航空、航海、机床等行业中。在拖拉机的传动中，弧齿锥齿轮担负着传递扭矩和转变运动的方向的作用，是重要动力传输零件。该零件在强度、动态性能和可靠性方面要求都很高，然而弧齿锥齿轮在传动系统中的工况十分复杂，可能会出现由原动机和负载引起的外部激励啮入啮出的冲击、齿侧间隙、齿形误差等引起的内部激励。弧齿锥齿轮朝着高速、重载和轻质方向进展。因而，很有必要对拖拉机传动弧齿锥齿轮的动力学特性、强度、可靠性方面进行深入探讨。本论文运用CAD/CAE计算机辅助技术，对集材-80拖拉机前桥及后桥弧齿锥齿轮进行有限元浅析及优化。（1）根据弧齿锥齿轮的啮合原理及齿面微分邻域特性具体浅析了弧齿锥齿轮的实际齿面啮合情况，结合弧齿锥齿轮的切齿原理及刀具方程，推导出了弧齿锥齿轮的齿面方程。（2）利用pro/e参数化设计程序，建立了弧齿锥齿轮的三维实体模型；并将弧齿锥齿轮三维实体模型进行了虚拟装配、运动仿真和干涉检查。（3）对接触不足有限元求解策略进行浅析比较，建立了弧齿锥齿轮接触模型、确定了接触算法；考虑到计算机资源和接触的实际情况，革新地采取三齿接触模型，提出了一种新的加载方式；运用ansys进行了非线性浅析，得到了其啮合齿轮的等效应力图、应变图及其分布情况；运用赫兹接触论述对集材-80拖拉机前桥及后桥弧齿锥齿轮进行接触强度论述值计算，并将有限元浅析值与论述值进行比较浅析，验证了有限元的可靠性。（4）对弧齿锥齿轮进行了高速旋转下的模态浅析，得到了弧齿锥齿轮在高速旋转下的自振频率远大于回转频率和啮合频率，证实在正常工况下不可能出现因齿轮啮合引起的自身共振；通过振型图可以直观地发现齿轮振动的薄弱环节。以而为齿轮的探讨、设计和维护提供可靠的依据。（5）以最小体积、弯曲强度设计的许用传递功率最大和接触强度设计的许用传递功率最大建立总的目标函数，利用复合形法，对弧齿锥齿轮传动进行多目标优化。使设计更符合实际、更合理、更科学，为弧齿锥齿轮的主要参数的确定提供了一种新的策略。关键词：拖拉机论文弧齿锥齿轮论文pro/e论文有限元浅析论文多目标优化论文
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ABSTRACT7-11
第一章 绪论11-18

1.1 选题的目的和作用11

1.2 弧齿锥齿轮传动11-13

1.2.1 圆锥齿轮的种类和特点11-13

1.2.2 弧齿锥齿轮传动特点13

1.3 国内外探讨近况13-14

1.3.1 国外弧齿锥齿轮方面的探讨近况13

1.3.2 国内在弧齿锥齿轮方面的探讨13-14

1.4 有限元在齿轮方面的运用14-15

1.5 本论文的探讨内容及技术路线15-17

1.6 本章小结17-18

第二章 弧齿锥齿轮的数学模型18-27

2.1 弧齿锥齿轮的参数及代号18

2.2 弧齿锥齿轮传动的啮合论述18-21

2.3 曲面的微分邻域特性21-22

2.4 弧齿锥齿轮的切齿原理22-23

2.5 弧齿锥齿轮的刀具方程23-25

2.6 弧齿锥齿轮的齿面方程25-26

2.7 本章小结26-27

第三章 弧齿锥齿轮的几何建模及虚拟装配27-34

3.1 弧齿锥齿轮几何参数计算27-29

3.2 弧齿锥齿轮参数化建模历程29-32

3.

2.1 设定基本参数29

3.

2.2 创建基本曲线及渐开线29-30

3.

2.3 确定刀盘中心30-31

3.

2.4 生成完整模型31

3.

2.5 参数化程序设计31-32

3.3 弧齿锥齿轮的虚拟装配32-33

3.4 本章小结33-34

第四章 弧齿锥齿轮的接触有限元浅析34-43

4.1 接触不足的有限元浅析策略34-36

4.

1.1 接触不足的分类34

4.

1.2 接触不足的求解策略34-36

4.

1.3 ANSYS 的接触方式36

4.2 弧齿锥齿轮的接触有限元浅析36-41
4.

2.1 定义单元类型36-37

4.

2.2 定义材料属性37

4.

2.3 定义局部坐标系37

4.

2.4 网格划分37-38

4.

2.5 定义接触对38-39

4.

2.6 施加载荷及求解39-40

4.

2.7 定义求解和载荷步选项40

4.论文导读：.3.1ANSYS的模态浅析44-455.3.2小弧齿锥齿轮的模态浅析45-495.4本章小结49-51第六章弧齿锥齿轮传动的多目标优化51-586.1弧齿锥齿轮的优化设计51-576.1.1确定设计变量516.1.2建立目标函数51-536.1.3建立数学模型和求解策略53-576.2本章小结57-58第七章结论与展望58-60

7.1结论582革新点58-593展望59-60参考

2.8 求解40-41

4.

2.9 查看结果41

4.3 弧齿锥齿轮的接触应力论述计算41-42

4.4 本章小结42-43

第五章 弧齿锥齿轮的模态有限元浅析43-51

5.1 模态浅析论述的基本假设43

5.2 模态浅析策略43-44

5.3 弧齿锥齿轮的模态浅析44-49

5.

3.1 ANSYS 的模态浅析44-45

5.

3.2 小弧齿锥齿轮的模态浅析45-49

5.4 本章小结49-51
第六章 弧齿锥齿轮传动的多目标优化51-58

6.1 弧齿锥齿轮的优化设计51-57

6.

1.1 确定设计变量51

6.

1.2 建立目标函数51-53

6.

1.3 建立数学模型和求解策略53-57

6.2 本章小结57-58
第七章 结论与展望58-60

7.1 结论58

7.2 革新点58-59

7.3 展望59-60

参考文献60-64
致谢64-65
作者介绍65