基于斜齿轮温度场研究的有限元分析模型

基于对斜齿圆柱齿轮本体温度场的导热方程及其等价的泛函分析，和根据斜齿轮不规则几何形状及温度场复杂边界条件所做的合理简化，建立了适用于斜齿轮本体温度场研究的有限元数学分析模型，提出了针对斜齿轮稳态和非稳态本体温度场计算的分析方法。

塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动的热力分析

结合齿轮啮合原理,推导出塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动副的啮合方程式.基于MSC.Patran/Nastran建立塑料斜齿轮和钢制蜗杆传动的本体温度场,并对啮合传动副进行有限元结构分析,得到此传动机构热平衡过程中载荷、本体温度和环境温度之间的内在联系.并通过赫兹接触理论验证了有限元分析的正确性.结果表明:在该传动过程中,热源从啮合齿面逐渐扩散到轮齿端面和非工作齿面上,热平衡时啮合齿面上轮齿中部靠近分度圆处温度最高,而轮齿端部温度最低.

斜齿轮接触与热效应分析模拟

斜齿轮相较于直齿轮,承载能力更强,传动更为平稳,是大功率高精度传动系统不可缺少的传动部件之一,常用于高速重载的应用场景。更高的转速与更大的载荷导致了斜齿轮更高的本体温度,而温度是齿轮胶合失效的重要表征参数。以一对斜齿轮为研究对象,通过MATLAB商业软件建立了斜齿轮接触模型,基于赫兹接触理论、传热学理论,计算并研究了斜齿轮啮合时齿面接触应力、摩擦热流密度与不同位置的对流换热条件,提出了斜齿轮稳态温度场的计算方法,同时分析了不同转矩与转速条件下斜齿轮摩擦热流密度,最后将计算结果代入ANSYS Workbench商业软件中进行仿真分析,研究了不同转矩条件下斜齿轮稳态温度场分布。研究结果可为斜齿轮胶合失效提供一定参考。

斜齿圆柱齿轮副热机耦合三维有限元分析

通过对斜齿圆柱齿轮啮合面的分析,得到了啮合面上接触线长度、单位线载荷以及摩擦热流量的分布规律.接触分析中引入了反向圆锥模型,对流换热系数计算中考虑了温度对黏度和密度的影响,基于APDL建立了斜齿轮本体温度场.考虑温度对轮齿材料性能的影响,对斜齿轮副进行了热机耦合分析.结果表明:由于本体温度场的影响,斜齿轮最大von Mises应力和接触应力增加了大约20%,温度引起的自然热变形和热弹变形会对斜齿轮载荷分布和应力产生较大影响,轮齿齿顶和齿根存在明显的应力集中,长接触线中应力沿接触线分配不均,接触线中间部分承载了大部分载荷.热弹耦合分析为斜齿轮修形和传动系统优化设计提供了依据.

基于Marc对塑料-金属斜齿轮副黏弹性的有限元分析

塑料材料受温度影响性能变化较大,对于塑料齿轮,载荷、转矩等等都会影响齿轮啮合温度场。利用非线性有限元软件Marc中针对黏弹性表征的Prony级数来仿真塑料齿轮的黏弹特性,在Marc中采用多场耦合理论对塑料斜齿轮与金属齿轮的啮合进行了有限元仿真分析,并对比不同载荷、不同转矩条件下有限元分析结果,得到黏弹性对于塑料齿轮啮合过程中对啮合温度场的影响。