斜齿轮有限元分析和优化毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 现代设计方法三级项目报告 斜齿轮的优化设计与有限元分析 姓 名： 课程名称：现代设计方法 指导教师： 2013 年 5 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 任务分工 . 1 2 问题描述 . 1 3 基于 斜齿轮参数优化 . 1 标函数的建立 . 1 束条件的建立 . 2 立数学模型 . 3 齿轮参数 . 3 4 基于 斜齿轮有限元分析 . 4 格划分本 . 4 载 . 5 力分析 . 6 析结果 . 6 5 总结 . 7 6 参考文献 . 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 斜齿轮的优化设计与有限元分析 徐航，赵航，骆华玥 （燕山大学 机械工程学院） 摘 要： 本文利用 二级同轴斜齿轮减速器进行了优化设计。通过对中心距的优化得到了最理想的齿轮参数，即在满足使用强度的前提下，最大限度的降低了成本。 1 任务分工 徐航负责 模拟仿真 赵航负责模型的建立及数值的分析计算 骆华玥负责演示文稿与说明书的制作。 2 问题描述 齿轮 减速器广泛应用在煤炭、 机械等行业 ,传统设计全由设计人员手工完成， 但在性能更好、 使用更可靠方便、 成本更低、 体积或质量更小的指标要求下， 希望能从一系列可行的设计方案中精选最优， 传统的设计方法做不到， 因而有必要采用 化方法来确定其设计参数。再运用 件来对其进行受力模拟，通过 可以辨别优化方案的可靠性，对其进行筛选，通过 件的共同使用就可以对方案进行提前鉴别，避免了不必要的损失，更有利于资源的优化使用和效益的产生。 3 基于 斜齿轮参数 优化 标函数的建立 据优化目标的不同， 齿轮减速器设计可以有多种最优化方案，文中讨论的是在满足齿轮传动强度、刚度和寿命条件下，使减速器体积最小或质量最小。显然，若减速器结构紧凑， 则其重量和体积为最小，而结构的紧凑与否，关键在于减速器的总中心距，因此以总中心距最小为优化目标，建立优化设计数学模型。二级斜齿圆柱齿轮减速器总中心距 A 的数学表达式为 3434334121211221 1c o o s2 式中 高速级和低速级齿轮的法向模数和传动比 高速级和低速级小齿轮的齿数 斜齿轮螺旋角 因为总传动比 i 已知，则 2。又因为是同轴减速器 3， 12= 34。所以目标函数有 3 个独立的设计变量： 4334321 , 令 f（ x） =A，所以目标函数的表达式是： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 o s2 要求解的是目标函数 f（ x）的最小值， 即 x）。 束条件的建立 （ 1）齿根弯曲疲劳强 度计算 T 112式中 K 齿轮传动的载荷系数； 主动轮的转矩； 齿形修正系数， 应力修正系数，重合度 系数，螺旋角系数 F 齿轮许用弯曲应力。 （ 2）齿面接触疲劳强度 u 11 1式中 材 料弹性系数，节点区域系数重合度 系数，螺旋角系数； 小齿轮分度圆直径； F 齿轮许用接触应力。 （ 3） 将齿根弯曲疲劳强度条件、齿面接触疲劳强度条件分别按高速级大小齿轮、低速级大小齿轮进行参数化，得到以下 6 个强度约束条件，均为非线性约束。 高速级齿轮齿根弯曲疲劳强度约束条件 0ic o o 大齿轮：小齿轮：高速级齿轮齿 面接触疲劳强度约束条件 0i 1大齿轮：小齿轮：（ 4）其他约束条件 考虑到齿轮传动平稳、 斜齿轮轴向力不可太大、满足短期过载条件、 高速级与低速级大齿轮浸油深度大致相近、 齿轮分度圆直径不能太小等因素， 可建立以下隐性约束， 均为线性的。 b1,b2, 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 可根据经验确定设计变量的上下边界 1 6,20 40,8 30 立数学模型 把上述数据分别代入目标函 数及约束条件，可得，目标函数标准式约束条件标准式： 321 o 405 o 403 90 c o 204 59 c o 6 20 40 8 30 齿轮参数 小齿轮选用 45 钢，调质， 40齿轮选用 45 钢，正火， 00 齿轮精度 8 级； 传动效率取 i= 载荷系 K= 齿宽系数 d=b/ 转矩： m m m。 2. 齿轮齿面接触许用应力 242 齿根弯曲许用应力 031 9 8 99 0 程计算 采用 件优化工具箱求解最优结果，进行非线性有约束多元函数最小值计算 4， 命令函数为 函数 m 文件 c,m(x) c(1)=x(3)/180*(0.8*x(1)3*x(2)2+6*x(1)2*x(2)c(2)=x(3)/180*(0.8*x(1)3*x(2)2)c(3)=x(3)/180*3/(0.8*x(1)3*x(2)3+6*x(1)2*x(2)2)c(4)=x(3)/180*3/(0.8*x(1)3*x(2)3) 序代码 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 x(1)*x(2)/x(3)/180*; 5,40,20; A=; b=; ; ; 2,20,8; 5,40,20; x,b,lb,m) 结果： x = 2 20 8 1 5 20 1 0 0 0 14 基于 斜齿轮有限元分析 格划分本 文对斜齿齿轮根应力分析选用 185 单元。网格划分结果如图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 载 边界条件： 在模型上给底面、侧面及对称面上的所有节点加以固定约束 限制三个平动自由度。 最不利加载线位置： 就单个齿轮而言，他的加在线的位置和长度随齿轮的转动二不断变化，要得到齿根最大应力，需要确定最不利加在线位置，取决于齿轮的啮合位置和接触线上的载荷分布，接触线上的载荷分布与齿轮制造误差及受载条件下的齿轮、轴、轴承的变形等诸多因素有关，而这些因素不易确定。理论上载荷应由同时的多对齿分担，单位简化计算，假设全部载荷作用与只有一对齿啮合时的齿顶来进行分析，另用重合度系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 力分析 析结果 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 由运算结果可知在齿根处的应力为 110虑到重合度系数最后的应力为 110 论计算： 将数据代入下式 34343332 34 c o 得 比可知 算结果和理论结果相近，误差为 5 总结 此次现代设计方法概论的课程设计使我们受益匪浅，在学习 种软件的时候，我们都是按照教科书上给定的步骤练习，就是一个模仿的过程，但是这次我们要自主选题，对这两种软件的运用需要熟练掌握，通过此次课设，