基于数值仿真的锥齿轮摩擦学性能研究

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随着时代的进步,摩擦学在不断发展。在齿轮设计过程中,为了延长齿轮的寿命,降低噪音,考虑摩擦因素影响越来越得到设计者的重视。在传统的齿轮摩擦学性能研究过程中,通常采用实验的方法对齿轮进行摩擦学性能研究,但是实验浪费了大量的人力以及物力。随着计算机技术的进步,目前的齿轮摩擦学研究通常采用虚拟仿真技术与实验相结合的方式,因为虚拟仿真技术可以对实验解决不了的问题进行补充。如对于应力和温度的测量,通过实验只能获得某点的应力和温度,而通过有限元仿真分析却可以得到应力场和温度场。本文应用虚拟仿真技术,以通用单级锥齿轮为例,通过对其进行动力学、静力学仿真分析,研究其摩擦学性能,为锥齿轮优化设计提供理论参考。主要内容包括以下几个方面:1、应用动力学软件ADAMS对锥齿轮建立动力学仿真模型,分析不同转速下锥齿轮的正压力、摩擦力变化情况,得到从啮入到啮出过程中最大瞬时摩擦力随转速升高而增大这一结论。2、应用有限元分析软件ANSYS Workbench对锥齿轮的轮齿进行有限元静力学分析,模拟计算不同转速、不同啮合位置的应力场,通过分析得到随着啮入到啮出不同的啮合位置锥齿轮的等效接触应力和等效弯曲应力的变化趋势是先增加后减小的。3、应用ANSYS Workbench有限元软件针对锥齿轮的温度场进行研究,分析不同转速情况下锥齿轮温度场的分布规律,得到随着转速的升高锥齿轮的温度越高且增长趋势是先缓后增的。4、将动力学分析得到的载荷谱代入到有限元分析软件中得到的应力场和温度场与静力学分析得到的应力场和温度场进行对比,由于动力学模拟了真实的运动状态,因此动力学仿真得到的应力场和温度场会更真实的反映出锥齿轮啮合过程中的实际情况。
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