基于CATIA二次开发的渐开线直齿轮参数化设计

实现了在CATIA二次开发平台上渐开线直齿圆柱齿轮的参数化三维造型.首先在屏幕对话框中输入齿轮的参数,然后程序对设计计算、数据处理、图形绘制等进行综合处理,最后在CATIA中生成齿轮的三维模型.     

基于齿数的渐开线直齿轮参数化建模

介绍了在UG环境下渐开线直齿轮参数化建模的方法,分析了不同齿数范围对建模过程的影响,并依据分析结果建立了渐开线直齿轮的两个精确模型,利用这两个模型通过修改参数列表能快捷得到满足任意参数要求的渐开线直齿轮的三维模型。     

从变位齿轮全参数化建模谈UG的参数化设计

介绍了在UGNX环境下,完全通过受表达式驱动的命令,实现渐开线直齿变位齿轮(简称变位齿轮)全参数化建模的方法,并创建了两种不同模式下受表达式驱动的齿轮模型。     

气密载荷下机身长桁弯曲应力分析

针对机身结构,对气密载荷下机身长桁的弯曲应力进行了分析。在推导机身结构在承受气密载荷作用下的微分方程的基础上,通过施加特定边界条件,得到机身结构在承受气密载荷时局部弯矩的解析解,并应用MSC.Nastran大型有限元分析软件,建立有限元模型进行求解。分析结果表明:框与壁板由于变形不协调而产生了局部弯矩故对长桁产生了弯曲效应,即弯曲应力。     

计算斜齿轮弯曲应力的应力影响矩阵法

提出了计算齿轮弯曲应力分布过程的应力影响矩阵法。通过建立齿面柔度矩阵和齿根弯曲应力矩阵, 该方法只需经过一次有限元计算便可获得斜齿轮在整个啮合过程中轮齿弯曲应力三维分布的变化规律。通过对计算结果和斜齿轮弯曲应力测量结果进行比较, 证明本文提出的计算方法不仅具有较高的精度, 而且极大地节省了计算机内存和计算时间。      

齿轮渐开线样板和螺旋线样板参数设计

齿轮渐开线样板和螺旋线样板是齿轮参数的标准计量器具,分别用于齿轮仪器渐开线、螺旋线参数的校准。由于设计参数的不同,当样板用于齿轮测量中心等齿轮仪器的校准时,常需要进行参数换算。通过设计用于齿轮样板检测中心等齿轮仪器校准的渐开线样板、螺旋线样板的参数,较好地解决了这一问题。本文详细介绍了用于齿轮仪器校准的齿轮样板模数、压力角、螺旋角等参数计算方法。     

高重合度外啮合齿轮齿根弯曲应力计算方法

针对高重合度外啮合直齿圆柱齿轮副,对其齿根弯曲应力计算方法进行了研究.计算了高重合度齿轮的轮齿变形和刚度,对单个轮齿承受的载荷进行了研究,给出了高重合度齿轮齿间载荷分配率的定义和计算方法.以高重合度齿轮的双齿啮合界点作为计算载荷的加载点,给出了高重合度齿轮齿根过渡曲线30°切线位置危险截面的双齿啮合区界点的齿形系数和应力集中系数计算方法,获得了齿根危险截面弯曲应力的计算公式;采用CL 100齿轮试验机,设计了不同重合度的外啮合齿轮副,测量了其齿根的弯曲应力数值,试验结果表明:在高载荷下主动轮的齿根弯曲应力理论计算误差小于7.85%,从动轮的计算误差小于9.8%;低载荷下主动轮的齿根弯曲应力理论计算误差小于24.1%,从动轮的计算误差小于19%.      

航空连接结构的参数化有限元分析系统设计与开发

本文应用弹塑性有限元数值计算及参数化设计方法,对飞行器典型连接件结构的有限元计算进行了参数化设计,并基于ANSYS平台开发了参数化的连接件结构有限元仿真系统,借助通用有限元软件ANSYS的参数化设计语言APDL与界面设计语言UIDL,完成参数化建模的宏文件设计与参数输入的界面设计及参数传递,初步实现了有限元建模、计算和后处理的全程参数化;实现了对ANSYS的二次开发;利用有限元的子模型技术,在计算开销相对较小的情况下保证了计算精度,从而形成专业化、参数化、高效率的连接件有限元仿真设计系统。文中给出了采用该系统与传统方法比较的算例,可以看出结果有较好的吻合。     

CAD/CAE在渐开线齿轮上的实现

利用Pro／ENGINEER建立输入轴渐开线齿轮的模型，导入ANSYS后进行静力受载分析。结果显示，轮齿的根部应力值最大，存在危险截面，是设计和制造的着重考虑部分。     

利用参数优化提高参数曲线的光顺性

对参数曲线的参数化进行了研究．通过重新参数优化，提高了数据拟合曲线的光顺性。本文涉及非线性泛函的权小值计算．     

弹性薄板弯曲的有限元分析法

弹性薄板弯曲是我们在制造过程中遇到的最常见的问题,为使问题简单化,便于理解,我们用有限元法分析薄析问题,用薄板的单元组成来取代原来的薄板,通常采用本角形和矩形薄板单元的组合代替壳体,由平面应力和弯曲应力状态加以组合得到薄板的应力状态。采用三角形单元,并将每一单元作为相应的平面应力单元和薄板弯曲单元的线性组合,介绍此类薄板弯曲问题的有限元法。     

弧线齿面齿轮应力过程分析

为了给弧线齿面齿轮的齿面接触强度和齿根弯曲强度设计提供理论依据,研究了弧线齿面齿轮的齿面接触应力和齿根弯曲应力随载荷和安装误差的变化规律.在齿面接触分析和承载接触分析的基础上应用弹性理论计算了弧线齿面齿轮副的齿面接触应力和应用有限元应力影响矩阵法计算了该齿轮副的齿根弯曲应力.给出了数字计算实例,计算结果表明:齿面接触强度和齿根弯曲强度在重载时的接触强度和弯曲强度由单齿啮合区的强度决定,轴向安装误差和轴夹角安装误差分别会增加齿面接触应力和齿根弯曲应力,轴夹角安装误差和轴间距安装误差对齿面接触应力影响甚小,而轴向安装误差和轴间距安装误差可以降低齿根弯曲应力,与直齿面齿轮相比,弧线齿面齿轮的接触和弯曲应力明显减小.      

某斜齿轮轮轴的有限元分析

文中所分析的某设备齿轮轴是整个设备的重要零件,由于该轴的齿形为斜齿,而且局部还有键槽、轴肩等特殊形状,因此其应力集中现象较严重.为了准确地掌握整个轴特别是一些特殊部位之应力情况,运用有限元理论,采用有限元分析软件ANSYS对该齿轮轴进行有限元分析,掌握了其应力、应变分布规律,并确定出出其危险部位,从而为该轴的安全工作提供可靠的理论依据.通过分析发现,齿根处和轴肩过渡处应力值很高,这与实际应用过程中经常发生断裂的情况是一致的.     

喷丸强化残余应力场三维数值分析

建立了喷丸强化三维有限元模型,实现了喷丸强化处理残余应力场的数值模拟.根据显式动力分析各种能量变化过程,确定了显式分析求解时间选择方法;研究了喷丸速度、弹丸直径、入射角度及摩擦力等因素对喷丸残余应力场影响的一般规律,并与现有相关文献试验结论进行对比;分析了单次和多次冲击下材料内部的残余应力场分布及塑性应变分布特点;建立了不同数目的多丸粒喷丸强化三维有限元模型,研究了不同覆盖率对残余应力场分布的影响规律.      

弯曲载荷下薄壁结构疲劳裂纹扩展性能

对某飞机座舱盖侧型材与锁环连接部位的疲劳裂纹扩展性能进行了研究。该结构区别于常见薄壁结构的特征是承受较大的弯曲载荷,使得利用薄板I型裂纹扩展的常用方法进行寿命分析会产生较大的误差。为了研究弯曲载荷下薄壁结构的疲劳裂纹扩展性能,开展了带孔板和侧型材结构模拟件的疲劳裂纹扩展试验。通过有限元仿真分析,研究了弯曲载荷对裂尖应力强度因子的影响,提出了一种当量应力强度因子变程公式;对本文所涉及的2种类型受弯曲载荷作用的试件,裂纹扩展寿命预测结果与试验吻合较好。研究表明,在相同的名义应力和裂纹长度下,薄板受弯时裂纹应力强度因子、裂纹扩展速率远低于受拉的情况;结构受到弯曲载荷时,锁环对连接部位的应力有显著的抑制作用,可以减缓疲劳裂纹的扩展;此外,合理的结构设计能够增加关键部位受弯时的疲劳裂纹扩展寿命。     

弧齿锥齿轮齿根弯曲应力分析

运用自主开发的弧齿锥齿轮设计分析系统建立齿轮的轮齿网格模型, 并将模型数据变换后导入ANSYS软件中, 经过装配和结构扩展进行轮齿的接触分析, 最后得到了多齿对接触情况下, 齿根弯曲应力的分布和及其变化规律.利用所建立的弧齿锥齿轮的轮齿模型比采用Matlab、CAD软件(如I-DEAS or Pro-Engineer)得到模型更为准确.      

弧线齿面齿轮齿面几何设计及径向齿宽特性

为适应航空领域对面齿轮传动的设计要求,综合弧线齿圆柱齿轮、面齿轮传动的各项优点,提出了弧线齿面齿轮齿面设计并研究了其径向齿宽特性。以端面渐开线齿廓弧线齿圆柱齿轮作为产形齿轮通过包络成形建立面齿轮齿面数学模型;结合齿面方程在MATLAB中进行齿面可视化分析,并通过MATLAB软件的数值计算和CATIA软件的复杂曲面造型实现面齿轮的参数化建模;确立内端根切、外端顶尖对径向有效齿宽的限制条件,计算面齿轮的径向有效齿宽,分析刀具齿轮的齿线圆弧半径和坐标系位置参数对径向有效齿宽的影响。研究表明:当增大齿线的圆弧半径,面齿轮的内径减小,外径、径向有效齿宽均增大;当增大坐标系位置参数,面齿轮的内径、外径均增大,径向有效齿宽减小。      

基于接触有限元的面齿轮传动弯曲强度研究

为了获得真实的面齿轮过渡曲面,推导了当插齿刀顶部为圆角时的过渡曲面方程.针对面齿轮齿面结构的特殊性,提出了有限元模型的"网格筛选法",纠正了单元形状的扭曲现象.以轮齿接触分析(TCA)为基础,采用三维接触有限元方法计算了面齿轮副的啮合过程中及其它参数变化时弯曲应力的变化.计算发现名义压力角参数和面齿轮轴向调整对弯曲强度都有重要影响.      

齿向分段抛物线修形对渐开线花键副微动磨损参数的影响

提出渐开线花键副齿向修形的分段抛物线函数,得到齿向修形渐开线花键副的几何模型.使用有限元方法对典型渐开线花键副进行微动摩擦接触分析,得到修形和未修形渐开线花键副的接触应力及相对滑移分布,并考虑修形位置和修形量对齿向修形渐开线花键副微动磨损参数的影响.研究结果表明:分段抛物线函数能满足渐开线花键副的齿向修形要求,修形曲线过渡平滑;齿向修形能有效地减少齿面端部接触应力和相对滑移的集中;典型模型下,修形位置集中在外花键端部和后半段时效果较好;端部修形量应根据模型合理选择, 一般外花键后端的修形量相对前端较大.