航空齒輪接觸安定數(shù)值方法的研究.pdf

1、航空齒輪傳動(dòng)的主要特征是高速、重載和輕質(zhì)量等，與傳統(tǒng)的齒輪設(shè)計(jì)相比較，減小體積、降低重量、延長(zhǎng)壽命和提高可靠度是航空齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵目標(biāo)。本研究以提高航空齒輪接觸能力為目標(biāo)，以接觸體安定分析與接觸體中殘余應(yīng)力場(chǎng)一般算法為基本思路，深入、系統(tǒng)地研究了接觸體安定分析的數(shù)值理論和計(jì)算方法，分析了齒廓表面層曲率半徑與其安定極限的關(guān)系及其摩擦系數(shù)對(duì)安定極限的影響。 本文基于Melan定理，對(duì)結(jié)構(gòu)的初始?xì)堄鄳?yīng)力場(chǎng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q，推導(dǎo)出與其

2、對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)安定極限范圍的表達(dá)式，提出非線性塑性應(yīng)變強(qiáng)化模型安定性存在的一般條件；在Koiter定理的基礎(chǔ)上，對(duì)最小能量法進(jìn)行一定的改進(jìn)，通過(guò)求解兩個(gè)連續(xù)函數(shù)的極小值，可以準(zhǔn)確估算出接觸過(guò)程中，結(jié)構(gòu)不發(fā)生棘輪效應(yīng)的極限載荷。對(duì)于循環(huán)載荷下安定性研究，考慮到殘余應(yīng)力的累積問(wèn)題，將增量法與線彈性法相結(jié)合，提出了適用于求解殘余問(wèn)題的數(shù)值方法，成功地解決了在循環(huán)載荷下殘余應(yīng)力累積變化的問(wèn)題。對(duì)相應(yīng)算例進(jìn)行分析，將其結(jié)果與直接分析法和Bhargav

3、a方法的結(jié)論進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了本文算法的正確性。 本論文中計(jì)算了齒輪接觸的靜力和機(jī)動(dòng)兩種安定極限，靜力安定極限對(duì)應(yīng)安定極限的下限，機(jī)動(dòng)安定極限對(duì)應(yīng)安定極限的上限，從而確定了航空齒輪接觸安定極限的范圍，針對(duì)對(duì)航空齒輪不同嚙合位置安定性的計(jì)算，結(jié)果表明，齒輪在數(shù)次接觸之后才能達(dá)到安定狀態(tài)。在接觸載荷峰值一定的情況下，當(dāng)接觸表面光滑時(shí)，齒輪接觸安定極限與接觸表面層的曲率半徑成正比，接觸表面層存在摩擦系數(shù)為0.3時(shí)，接觸安定極限與接觸表面