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拖拉机行星齿轮的有限元分析

发布于:2016-06-10 21:32
有限元分析

      随着“三农”政策的落实,我国农业机械化在调整和反哺中进入快速发展的战略机遇期。科技的进步,要求农业机械向大功率、功能强、使用更方便的方向发展。大功率拖拉机由于动力充足,一次作业可实现犁、耙、播、施肥等多项作业,减少了对土壤的压实,提高了抢时播种的功效,得到了新疆、东北等广大农区的青睐。我国现有大功率轮式拖拉机存在传动系统可靠性差、动力输出轴早期损坏严重等质量问题,国家和企业也加大了技术、资金投入,加强对其关键技术的开发和质量攻关,以解决零部件可靠性问题,提高整机质量。特别是近几年,对其关键部件—多挡变速箱的研究已成为重点之一,而在中低速、重载传动中传递大转矩的大规格的行星齿轮也随之有了较大的发展。
      齿轮传动是靠轮齿间相互交替的啮入、啮出传递运动和动力的,轮齿受载后的齿形变化不仅影响传动精度、降低工作效率,而且在轮齿与轮齿之间发生连续的冲击和齿面摩擦,从而产生振动而辐射噪声,这种振动通过轴、轴承和箱体又会引起各元件的振动并向外辐射更大的噪声。事实证明,很小的齿形变化将会使齿轮传动中产生很大的振动及噪声。由于行星齿轮使用材料优质、结构复杂,制造和安装都比较困难,为尽可能降低成本,在设计阶段对行星齿轮传动的受力和变形情况进行分析,对于重型机械的发展具有重大的现实意义。对于行星齿轮的有限元分析,国内已经有许多学者进行了大量的研究,但大多数采用较简单的四面体单元,并采用自由网格划分法,对于受力情况复杂的齿轮而言,得到的有限元模型质量不高。同时,假设整个齿廓的受力情况相同,从而将整个轮齿划分成均匀网格,这对于存啮入啮出冲击、振动等不同受力情况的齿轮也引入了很大的误差。
      本研究以2K-H型行星齿轮为例,采用参数化结构设计,在Pro/e中建立几何模型,通过Pro/e和ANSYS的无缝连接接口,将模型数据毫无丢失地导入有限元分析AppANSYS中,避免了ANSYS几何建模功能相对专业的CADApp较弱的不足,采用二次六面单元(SOLID95),使用扫掠网格划分,并对齿根和齿顶进行精细的网格划分,得到质量较高的有限元模型,并对其进行详细的受力和变形分析。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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