文档介绍：宁夏大学
硕士学位论文
渐开线弧齿锥齿轮三维实体设计与有限元分析专用软件开发
姓名:纪振海
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:段建中
20100301
摘要传统的渐开线弧齿锥齿轮设计方案采用手上设计,设计周期长、效率低、儿何设计和力学计算很复杂,而现在的砑挥凶诺恼攵越タO呋〕葑冻萋值亩紊杓啤⑷造型的参数化和有限元分析功能于一身的软件,为了便于推昂陀τ茫枰R豢钭诺恼攵渐开线弧齿锥齿轮的软件。软件是一款基于图形内核的,集儿何设计和有限元力学计算于一体的专业齿轮软件。瓽砑目7⒎治3萋秩堤褰#邢拊G按恚邢拊<算,有限元后处理和人机交互界面制作五部分。齿轮三维实体建模包括渐开线直齿轮建模、双圆弧直齿轮建模、球面渐开线直齿锥齿轮建模、球面渐开线弧齿锥齿轮建模。有限元部分主要针对球面渐开线弧齿锥齿轮的力学分析。有限元前处理包括球面渐开线弧齿锥齿轮有限元网格划分、材料的选择、约束及齿轮载荷的确定;有限元计算包括四面体单元的单元刚度矩阵的计算,总体刚度矩阵的合成:有限元后处理包括节点位移,单元应力和主应力的计算及应力云图的生成;人机交互界面制作包括三维实体建模模块、有限元力学分析模块两个部分。软件有独特的优点。可靠性高,在三维实体参数化建模部分,利用方程建立球面渐开线,通过矩阵旋转变换建立齿形,为有限元分析提供了精确的模型;在有限元分析部分,对渐开线弧齿锥齿轮的单个齿进行细密的网格划分,从而保证有限元力学分析的计算精度;数据类型采用型,保证数据的计算精度;可视性强,有限元后处理程序,将抽象的数据转化为生动直观的虑力云图;操作简易,撼碳际跞嗽笨梢岳萌嘶换ソ缑婵速方便地进行齿轮的自动化设计、分析:效率高,软件开发采用动态链接库技术,提高了软件运行速度。关键词:弧齿锥齿轮,二维实体,有限元,软件开发,
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研究生躲红绷帆叫夕年多月尸日研究生签名:纪很街时问:辍卧鹿时问:≯棠晔律独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮诵究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得宁夏大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解宁夏大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意宁夏大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。导师签名:
学位论文的主创新点要根据球面渐开线的形成原理,得到球面渐开线的精确方程;在此基础上,利用无数条精确的球面渐开线形成球面渐开齿面,进而生成精确的三维实体模型;劳据此进行了渐开线弧齿锥齿轮的有限元力学分析;并且在软:开发过程中,应.【了动态链接库技术,提高了软件的模块化程度和运算速度。
第一章文献综述课题的研究背景齿轮砑墓谕夥⒄瓜肿机、汽车、拖拉机等的传动机构中。由于弧齿锥齿轮的齿面外形非常复杂且对三维实体造型门针对某类特定机构的,集儿何设计与力学分析为~体的软件。本论文所完成的齿轮机构是在各种机构中应州最为广泛的一种传动机构。它依靠轮齿齿廓直接接触米传递空间任意两轴间的运动和动力,具有质量小,体积小,传动比准确和传动效率高等优点,因此,齿轮传动是机械传动的重要装置。弧齿锥齿轮是用丁传递两相交轴的运动和动力的齿轮机构。和其他锥齿轮一样,弧齿锥齿轮的传动可看成两节圆锥间的相互纯滚动,轮齿的引入是为了连续、平稳地传递更人的载荷。弧齿锥齿轮由于其传动平稳,提高了弯曲强度,承载能力较高,使用寿命长,且在啮合处形成润滑油膜,从而减少了传动过程的功率损耗和磨损,故常用于高速重载的传动,如匕的质量要求很高,因此,弧齿锥齿轮的三维参数化造型成为既重要义困难的课题。齿轮设计在齿轮制造应用过程中占有重要位置。传统的齿轮设计过程繁冗,效率低,设计一组较为合理的齿轮副需要反复修正参数,多次校核计算,花费很长时间才能实现。随着计算机技术的发展,可以借助丁计算机实现弧齿锥齿轮的三维实体参数化造型。现在的软件,没有专恼攵越タO呋〕葑冻萋趾投嘣不』〕葑冻萋值亩紊杓啤⑷煨偷牟问化和有限元分析及模拟仿真等功能的软件,,需要专门的针对弧齿锥齿轮的软件。近年米,专用机械设计软件在国外发展很快。除了人型通用软件外,涌现出了人量针对某一特定通刖零部仲的设计与力学计算为一体的软件。如喷嘴系统设计与力学分析软件,离心泵没计与流体力学专用软件,等等H诵屯↗』软件在很多特定场合下没有针对性