硬齿面渐开线直齿齿轮传动强度分析及优化

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1、分类号：TP215学校代码：10109密级：公开太原科技大学硕士学位论文（学术型）学位论文题目：硬齿面渐开线直齿齿轮传动强度分析及优化英文题目：Analysisandoptimizationofstrengthforhard-surfacedinvolutespurgeartransmission研究生姓名：盖蕾导师姓名及职称：文豪教授培养单位：机械工程学院学科专业：机械工程论文提交日期：2016年6月4日论文答辩日期：2016年6月11日答辩委员会主席：李聚轩教授论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的

2、研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明产生的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：中文摘要中文摘要现如今，齿轮传动是机械传动中最基本和普遍的传动形式。软齿面齿轮传动曾经风靡一时，但随着社会的发展和科技的进步，硬齿面齿轮传动正在逐渐将其取代，并且在机械行业中，硬齿面齿轮传动的应用也越来越广泛。与此同时，人们对硬齿面齿轮传动的研究需求也更加迫切。与软齿面齿轮传动装置相比，

3、在使用寿命、承载能力方面，硬齿面齿轮传动都更胜一筹。从齿轮传动装置的质量和精度方面来看，硬齿面齿轮传动尺寸紧凑，精度高，是现代设备大型化和智能化发展方向的基础要求。但目前关于硬齿面齿轮传动的研究还不够成熟，本文应用计算机技术，对硬齿面渐开线直齿齿轮传动装置的强度做了分析和优化。本文基于SolidWorks软件对硬齿面渐开线直齿齿轮传动建立了精准的三维模型并装配起来，以此为基础导入ABAQUS软件中进行有限元分析，为硬齿面渐开线直齿齿轮传动的强度分析提供了基础。本文通过ABAQUS软件对硬齿面齿轮传动的三维模型做了有限元分析，得到了

4、它的齿面接触应力图和齿根弯曲应力图。从有限元软件的分析结果和传统的理论设计计算的比较结果得知，在硬齿面齿轮传动设计时，由于齿轮的齿根弯曲强度和齿面接触强度的储备量不同步，造成在实际使用情况中，硬齿面齿轮传动的主要失效现象为轮齿有折断但是齿面的点蚀状况良好。本文基于MATLAB软件对硬齿面渐开线直齿齿轮传动设计做了优化，应用了优化算法中的罚函数法，硬齿面直齿齿轮传动在按照等强度原则进行优化设计后，其中的齿轮强度储备近乎相同，其承载能力得以加大，其使用寿命得以提高。关键词：硬齿面直齿齿轮；三维建模；有限元静力分析；齿轮强度；优化设计I

5、ABSTRACTABSTRACTNowadays,geartransmissionisoneofthemostbasicandcommonformofthemechanicaltransmission.Oncesoft-surfacedgeardrivearealltherage,butwiththedevelopmentofthesocietyandtheprogressofscienceandtechnology,hard-surfacedgeartransmissionisgraduallytoreplacesoft-sur

6、facedgearandtheapplicationinthemachineryindustryisbecomingmoreandmorewidely.Atthesametime,moreandmorepeopleorcompaniesdemandforthestudyofhard-surfacedgeartransmissionisbecomingmoreandmoreurgent.Comparedwiththesoft-surfacedgear,thebearingcapacityandservicelifeofhard-su

7、rfacedgeartransmissionhaveaqualitativeleapforward.Fromthequalityandtheaccuracyofgeartransmissionmechanism,hard-surfacedgeartransmissionhascompactsizeandhighprecision,whichisthefoundationoflarge-scalemodernequipment.Buttheresearchonhard-surfacedgeartransmissionisnoteno

8、ughmaturesofar,sothispaperisanalyzethestrengthofthehard-surfacedinvolutespurgeartransmissionanddosomeoptimizationonitbycompu