车用变速器斜齿轮参数化建模及接触应力分析——汽车毕业设计.doc

车用变速器斜齿轮参数化建模及接触应力分析
Parametric Model and Analysis of Contact Stress for Helical Gear of Automobile Transmission

摘    要

重型商用车变速器承受的载荷大，一般都采用斜齿轮传动。当离合器结合脱开时，变速器齿轮传动系统承受较大的冲击载荷，易造成轮齿折断， 从而影响斜齿轮的工作特性和使用寿命。因此针对上述问题，需要对变速器齿轮进行参数化建模及接触应力分析。
本研究要建立全参数化驱动的斜齿轮三维几何模型，分析齿轮的静态接触应力和动态接触应力，并与静态接触应力比较。首先使用UG，根据一对斜齿轮的基本参数,生成一对啮合的斜齿轮三维模型。然后，导入ANSYS，进行其有限元接触应力分析，得出了齿轮应力分布网，从而进行齿轮强度校核。
根据单个齿轮应力分布图看出两端应力明显大于中间部分，齿轮应力在齿向上分布极不均，影响到齿轮传动的承载能力。通过对齿轮副进行静态接触和动态接触计算分析可以看出，轮齿在刚啮人时，综合应力较大；动态分析模型的应力变化与静态分析应力变化相似，静态分析时齿轮接触应力的变化趋势与动态分析时的变化趋势相符；动态分析模型的接触应力值比静态分析结果大，齿轮受动态冲击影响显著。

关键词：车用变速器斜齿轮，参数化建模，接触应力，动态
 

ABSTRACT

As the loads on the transmission of heavy Commercial vehicle are often very heavy，helical gear transmission is used. When the clutch releases, the gear transmission system of the transmission carries heavy impulsive loads, so it is usually made the teeth broken which effect the working characteristic and using life. Because of these problems above, the gears of transmission need modeling parametrically and analysis of contact stress.
In this research，it is required to build a parametrical helical 3-D model，analysis the contact stress of static and dynamic，and compare. First of all, we should build a pair of meshed helical gears based on the parameter given. Then, import it to ANSYS, and process a finite element contact stress analysis, so a gear contact stress net can be shown to check the gear strength.
Based on gear stress scatter gram, we can know the stress on the side is clearly bigger than it in the middle, and the stress is not regular to influent the ability of gear transmission. According to the analysis of gear pair static contact and dynamic, when the gears get in, the stress is big; The models and change trend of static and dynamic are similar; The contact stress of dynamic is larger than static, so the gear attack is distinct.
 

Keyword: Helical Gear of Automobile Transmission, Parametric Model, Contact Stress, dynamic

目  录

摘    要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1 课题的目的及意义 1
1.1.1 课题背景及任务提出 1
1.1.2 课题研究的意义 2
1.1.3 国内外的研究现状分析 2
1.2 课题任务、重点研究内容、实现途径 4
1.2.1 课题任务 4
1.2.2 重点研究内容 4
1.2.3 实现途径 4
2 斜齿轮的数学模型及三维参数化建模 6
2.1 引言 6
2.2 渐开线齿轮的数学建模以及绘制 6
2.2.1 齿轮渐开线 6
2.2.2 渐开线齿轮 7
2.3 斜齿轮的建模 7
2.3.1 表达式的生成 7
2.3.2 扫掠成型 8
2.3.3 斜齿轮的三维造型 9
2.4 模型的参数化驱动 13
2.5 结论 14
3 斜齿轮静态接触应力分析 16
3.1 ANSYS软件介绍 16
3.2 接触问题分析 16
3.3 网格划分 17
3.3.1 定义单元属性 17
3.3.2 划分有限元网格 19
3.4 定义接触对 20
3.5 施加载荷 20
3.6 求解 21
3.7 结果查看及分析 22
3.8 结论 25
3.8.1 过程 25
3.8.2 结论 25
4 斜齿轮的动态接触应力分析 26
4.1 有关动态分析 26
4.2 ANSYS进行斜齿轮接触应力的动态分析步骤 26
4.2.1 运行ANSYS 26
4.2.2 定义part 26
4.2.3 设置加载 27
4.2.4 求解 28
4.3 结果查看及分析 28
4.4 结论 36
5 结论与展望 37
5.1 结论 37
5.2 展望 37
参考文献 38