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HXD1C机车传动系统齿轮强度分析

作　者: 柴振华
导　师: 赵永翔
学　校: 西南交通大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 传动系统渐开线圆柱斜齿轮有限元法动态啮合
分类号: U260.332
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文利用HXD1C机车牵引特性曲线,得到13组驱动运行载荷；利用HXD1C机车再生制动特性曲线,得到12组制动运行载荷；根据HXD1C机车设计参数,得到启动工况和紧急制动工况下的2组载荷。利用Pro/E软件建立了准确的传动齿轮几何模型,利用HYPERMESH划分了有限元网格,并将有限元网格导入ABAQUS/EXPLICIT进行动态啮合强度计算和ABAQUS/STANDARD进行静强度分析。为了计算容易收敛,建立了刚性耦合齿盘体的模型(模型I)和刚性耦合齿圈的模型(模型II)。基于Abaqus/Explicit模块,利用模型I计算了13组驱动运行载荷和紧急制动载荷下的齿轮动态啮合强度,利用模型II计算了12组制动运行载荷的齿轮动态啮合强度；基于Abaqus/Standard模块,利用模型I计算了起动载荷下的静态啮合强度,得到了齿轮轮齿弯曲应力和齿面接触应力以及齿盘应力。将基于两种模型的驱动运行载荷下的结果对比,得出应力大小差距和应力分布差异的原因是分别将齿盘体和齿圈作刚性耦合,引起齿轮结构刚度变化所致；而且齿根最大等效应力出现的部位与文献[61]中不一致；将有限元计算结果和理论计算结果进行了对比分析,齿根弯曲等效应力与理论值最大偏差出现在10km/h的制动工况,为36.72%,其余驱动制动工况下的偏差均为15%左右；齿面接触应力与理论值最大偏差出现在10km/h制动工况,为38.41%,其余驱动制动工况下的偏差均为15%左右；分析所得应力水平规律与文献[63]所得规律有一定的出入。分析所有工况下的齿轮体,发现等效应力很大,超过了齿轮材料的屈服强度10倍到30倍,分析认为可能是由于将齿盘体和齿圈刚性偶尔所致,从而得出在做齿轮动态啮合强度计算时不能将齿盘体和齿圈作刚性耦合的结论。本文的探索对于齿轮动态啮合强度分析以及有限元动力学分析工作具有一定的参考借鉴意义。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章概述  11-18
  1.1 选题的研究背景  11
  1.2 研究现状  11-15
    1.2.1 齿轮接触强度研究现状  12-13
    1.2.2 齿根弯曲强度研究现状  13-15
    1.2.3 齿轮动态啮合研究现状  15
  1.3 本文主要工作  15-17
  1.4 本章小结  17-18
第2章传动齿轮模型介绍及工况确定  18-31
  2.1 大功率机车传动系统组成介绍  18-19
  2.2 载荷条件及工况的确定  19-22
    2.2.1 依据牵引特性曲线得到的载荷工况  20-21
    2.2.2 依据再生制动特性曲线得到的载荷工况  21-22
    2.2.3 起动工况和紧急制动工况  22
  2.3 传动齿轮各部件材料参数  22-23
  2.4 齿轮啮合状态以及有限元计算方案  23-30
    2.4.1 啮合状态  23-24
    2.4.2 有限元计算方案的讨论  24-25
    2.4.3 ABAQUS软件接触分析简介  25
    2.4.4 有限元建模介绍  25-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章传动齿轮强度的有限元计算结果及分析  31-46
  3.1 有限元计算结果  31-42
    3.1.1 驱动运行工况结果  31-34
    3.1.2 制动运行工况结果  34-37
    3.1.3 起动工况和紧急制动工况结果  37-40
    3.1.4 大齿轮齿盘等效应力结果  40-42
  3.2 应力云图以及数值合理性分析  42-45
  3.3 本章小结  45-46
结论  46-48
致谢  48-49
参考文献  49-54
附录1  54-59
附录2  59-62
攻读硕士学位期间发表的论文  62

HXD1C机车传动系统齿轮强度分析

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