斜齒輪有限元分析和優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法三級項(xiàng)目報(bào)告 斜齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)與有限元分析 姓 名： 課程名稱：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 指導(dǎo)教師： 2013 年 5 月 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 1 任務(wù)分工 . 1 2 問題描述 . 1 3 基于 斜齒輪參數(shù)優(yōu)化 . 1 標(biāo)函數(shù)的建立 . 1 束條件的建立 . 2 立數(shù)學(xué)模型 . 3 齒輪參數(shù) . 3 4 基于 斜齒輪有限元分析 . 4 格劃分本 . 4 載 . 5 力分析 . 6 析結(jié)果 . 6 5 總結(jié) . 7 6 參考文獻(xiàn) . 7 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 斜齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)與有限元分析 徐航，趙航，駱華玥 （燕山大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院） 摘 要： 本文利用 二級同軸斜齒輪減速器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過對中心距的優(yōu)化得到了最理想的齒輪參數(shù)，即在滿足使用強(qiáng)度的前提下，最大限度的降低了成本。 1 任務(wù)分工 徐航負(fù)責(zé) 模擬仿真 趙航負(fù)責(zé)模型的建立及數(shù)值的分析計(jì)算 駱華玥負(fù)責(zé)演示文稿與說明書的制作。 2 問題描述 齒輪 減速器廣泛應(yīng)用在煤炭、 機(jī)械等行業(yè) ,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)全由設(shè)計(jì)人員手工完成， 但在性能更好、 使用更可靠方便、 成本更低、 體積或質(zhì)量更小的指標(biāo)要求下， 希望能從一系列可行的設(shè)計(jì)方案中精選最優(yōu)， 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法做不到， 因而有必要采用 化方法來確定其設(shè)計(jì)參數(shù)。再運(yùn)用 件來對其進(jìn)行受力模擬，通過 可以辨別優(yōu)化方案的可靠性，對其進(jìn)行篩選，通過 件的共同使用就可以對方案進(jìn)行提前鑒別，避免了不必要的損失，更有利于資源的優(yōu)化使用和效益的產(chǎn)生。 3 基于 斜齒輪參數(shù) 優(yōu)化 標(biāo)函數(shù)的建立 據(jù)優(yōu)化目標(biāo)的不同， 齒輪減速器設(shè)計(jì)可以有多種最優(yōu)化方案，文中討論的是在滿足齒輪傳動強(qiáng)度、剛度和壽命條件下，使減速器體積最小或質(zhì)量最小。顯然，若減速器結(jié)構(gòu)緊湊， 則其重量和體積為最小，而結(jié)構(gòu)的緊湊與否，關(guān)鍵在于減速器的總中心距，因此以總中心距最小為優(yōu)化目標(biāo)，建立優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。二級斜齒圓柱齒輪減速器總中心距 A 的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 3434334121211221 1c o o s2 式中 高速級和低速級齒輪的法向模數(shù)和傳動比 高速級和低速級小齒輪的齒數(shù) 斜齒輪螺旋角 因?yàn)榭倐鲃颖?i 已知，則 2。又因?yàn)槭峭S減速器 3， 12= 34。所以目標(biāo)函數(shù)有 3 個獨(dú)立的設(shè)計(jì)變量： 4334321 , 令 f（ x） =A，所以目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式是： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 o s2 要求解的是目標(biāo)函數(shù) f（ x）的最小值， 即 x）。 束條件的建立 （ 1）齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度計(jì)算 T 112式中 K 齒輪傳動的載荷系數(shù)； 主動輪的轉(zhuǎn)矩； 齒形修正系數(shù)， 應(yīng)力修正系數(shù)，重合度 系數(shù)，螺旋角系數(shù) F 齒輪許用彎曲應(yīng)力。 （ 2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度 u 11 1式中 材 料彈性系數(shù)，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)重合度 系數(shù)，螺旋角系數(shù)； 小齒輪分度圓直徑； F 齒輪許用接觸應(yīng)力。 （ 3） 將齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件、齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件分別按高速級大小齒輪、低速級大小齒輪進(jìn)行參數(shù)化，得到以下 6 個強(qiáng)度約束條件，均為非線性約束。 高速級齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度約束條件 0ic o o 大齒輪：小齒輪：高速級齒輪齒 面接觸疲勞強(qiáng)度約束條件 0i 1大齒輪：小齒輪：（ 4）其他約束條件 考慮到齒輪傳動平穩(wěn)、 斜齒輪軸向力不可太大、滿足短期過載條件、 高速級與低速級大齒輪浸油深度大致相近、 齒輪分度圓直徑不能太小等因素， 可建立以下隱性約束， 均為線性的。 b1,b2, 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)計(jì)變量的上下邊界 1 6,20 40,8 30 立數(shù)學(xué)模型 把上述數(shù)據(jù)分別代入目標(biāo)函 數(shù)及約束條件，可得，目標(biāo)函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)式約束條件標(biāo)準(zhǔn)式： 321 o 405 o 403 90 c o 204 59 c o 6 20 40 8 30 齒輪參數(shù) 小齒輪選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)， 40齒輪選用 45 鋼，正火， 00 齒輪精度 8 級； 傳動效率取 i= 載荷系 K= 齒寬系數(shù) d=b/ 轉(zhuǎn)矩： m m m。 2. 齒輪齒面接觸許用應(yīng)力 242 齒根彎曲許用應(yīng)力 031 9 8 99 0 程計(jì)算 采用 件優(yōu)化工具箱求解最優(yōu)結(jié)果，進(jìn)行非線性有約束多元函數(shù)最小值計(jì)算 4， 命令函數(shù)為 函數(shù) 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) 序代碼 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 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) 結(jié)果： x = 2 20 8 1 5 20 1 0 0 0 14 基于 斜齒輪有限元分析 格劃分本 文對斜齒齒輪根應(yīng)力分析選用 185 單元。網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 載 邊界條件： 在模型上給底面、側(cè)面及對稱面上的所有節(jié)點(diǎn)加以固定約束 限制三個平動自由度。 最不利加載線位置： 就單個齒輪而言，他的加在線的位置和長度隨齒輪的轉(zhuǎn)動二不斷變化，要得到齒根最大應(yīng)力，需要確定最不利加在線位置，取決于齒輪的嚙合位置和接觸線上的載荷分布，接觸線上的載荷分布與齒輪制造誤差及受載條件下的齒輪、軸、軸承的變形等諸多因素有關(guān)，而這些因素不易確定。理論上載荷應(yīng)由同時(shí)的多對齒分擔(dān)，單位簡化計(jì)算，假設(shè)全部載荷作用與只有一對齒嚙合時(shí)的齒頂來進(jìn)行分析，另用重合度系數(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 力分析 析結(jié)果 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 由運(yùn)算結(jié)果可知在齒根處的應(yīng)力為 110慮到重合度系數(shù)最后的應(yīng)力為 110 論計(jì)算： 將數(shù)據(jù)代入下式 34343332 34 c o 得 比可知 算結(jié)果和理論結(jié)果相近，誤差為 5 總結(jié) 此次現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概論的課程設(shè)計(jì)使我們受益匪淺，在學(xué)習(xí) 種軟件的時(shí)候，我們都是按照教科書上給定的步驟練習(xí)，就是一個模仿的過程，但是這次我們要自主選題，對這兩種軟件的運(yùn)用需要熟練掌握，通過此次課設(shè)，