直齿圆柱齿轮的刚度计算及有限元仿真分析开题报告

全文总字数：1151字

1. 研究目的与意义

直齿圆柱齿轮传动的应用十分广泛，是机械传动中重要的传动形式之一。在齿轮的传动过程中，两齿轮间的啮合位置是线接触，啮合部位容易磨损，齿轮的形变和应力会直接影响其安全和寿命，所以在齿轮设计中对其强度的设计是我们的重要研究内容。传统计算齿轮强度的方法主要是利用赫兹应力的计算公式，但对于形状复杂的齿轮，该方法已经不能很好地准确确定其变形和应力分布情况。随着计算机技术的发展以及有限元概念的提出，有限元分析在解决齿轮变形和应力分布方面脱颖而出，适合分析处于复杂情况下的齿轮。本文基于ANSYS有限元分析软件，对提前用Pro/E软件建模好的直齿圆柱齿轮进行加载求解，计算出齿轮传动过程中所受的最大应力和形变，以改进齿轮传动效率、减小传动过程中的振动和噪音，优化传动性能，提高齿轮使用寿命。

2. 国内外研究现状分析

1965年有限元这个名词第一次出现，到今天有限元在工程上得到广泛应用，经历了三十多年的发展历史，理论和算法都已经日趋完善。1960到1970年，有限元的理论处于发展阶段，分析的对象主要是航空航天设备结构的强度、刚度以及模态试验和分析问题。二十世纪70年代初，ANSYS软件中融入了新的技术以及用户要求，从而使程序发生了很大的变化，非线性，子结构以及更多的单元类型被加到子程序，它大大的简化了模型生成和结果评价（前处理和后处理）。到现在，ANSYS的功能更加强大实用，更加便利。我国改革开放以来，工业高速发展，很多技术和产品的发展也突飞猛进，相当一部分也位于世界前列。在齿轮传动方面，也取得了重大的进展，成为世界齿轮制造大国。基于ANSYS的直齿圆柱齿轮的有限元分析在国内得到了迅速的发展和应用。

3. 研究的基本内容与计划

第一阶段（2月25日~3月14日）查阅相关资料，完成开题报告。安装并开始学习proe，cad，ansys等软件，仔细阅读相关资料并吸收消化，开始尝试用proe对直齿圆柱齿轮建模。

第二阶段（3月15日~3月31日）熟悉并能熟练运用ansys软件，利用ansys初步导入直齿圆柱齿轮模型，对其施加载荷进行分析，施加弯扭矩，在弯曲工况和弯扭工况下对其分析。基于理论知识方面再对直齿圆柱齿轮进行分析。

第三阶段（4月1日~4月16日）对上述两种分析进行比较并校核直齿圆柱齿轮力学性能，开始撰写论文

4. 研究创新点

利用ANSYS建立一种直齿圆柱齿轮的实体有限元模型，考虑齿轮的具体受力方式，对不同的构件进行合理的简化和近似。 ANSYS有限元分析的优势在于能够将实体模型进行网格化细分，以单元为基础模拟分析计算它们的应力与变形状况，计算结果准确直观，节省了大量的时间，为齿轮传动动态设计提供了依据。