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1、第38卷第5期不同工況下船用斜齒輪動(dòng)力學(xué)特性仿真121文章編號：1004-2539(2014)05-0121-03不同工況下船用斜齒輪動(dòng)力學(xué)特性仿真周丹楊光春(攀枝花學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，四川攀枝花617000)摘要斜齒輪傳動(dòng)在船用動(dòng)力裝置中起著重要的調(diào)速作用，以某型船用斜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對象，基于Abaqus／Explicit顯式有限元法，建立了斜齒輪副非線性動(dòng)態(tài)接觸有限元模型。對額定工況下齒根動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行了仿真，研究了負(fù)載轉(zhuǎn)矩、中心距和潤滑方式等參數(shù)對斜齒根動(dòng)應(yīng)力的影響。研究結(jié)果對船用斜齒輪副優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定參考價(jià)值。關(guān)鍵詞斜齒輪副動(dòng)應(yīng)力
2、工況參數(shù)顯式有限元法SimulationofDynamicsPerformanceofMarineHelicalGearunderDifferentWorkingConditionZhouDanYangGuangchun(SchoolofMechanicalEngineering，PanzhihuaUniversity，Panzhihua110819，China)AbstractThehelicalgearstransmissionplayanimportantroleinmarinepowerplant，takingcertaintyp
3、eofmarinehelicalgeartransmissionsystemasresearchobject，thefiniteelementmodelofhelicalgearnonlineardynamiccontactisbuiltbasedonABAQUS／Explicitdynamicsfiniteelementmethod(FEM)．ThedynamicstressvariationofhelicalgeartoothiSsimulatedunderratedcondi—tions，theimpactofchangesinlo
4、adtorque，centerdistanceerrorandlubricationmodeonhelica1toothrootdynamicstressisresearched．Theresultshavecertainreferencevaluefortheoptimizeddesignofmarinehelicalgear．KeywordsHelicalgearpairToothrootDynamicstressWorkingparameterExplicitFEM布情況。林騰蛟[2]等基于顯式動(dòng)力學(xué)有限元法對齒0引言輪箱動(dòng)態(tài)特性進(jìn)
5、行了仿真，得到了齒輪箱內(nèi)部各零部現(xiàn)代船舶動(dòng)力裝置中的斜齒輪副起著調(diào)速、倒順件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。朱才朝_3]等通過建立齒輪一轉(zhuǎn)子一車等重要作用，復(fù)雜多變的工況使其經(jīng)常受到瞬時(shí)沖軸承一箱體耦合動(dòng)力學(xué)模型，分析了船用齒輪箱的動(dòng)擊的作用。圖1為典型船舶動(dòng)力裝置工作示意圖，主態(tài)特箱體耦合動(dòng)力學(xué)模型，箱體耦合動(dòng)力學(xué)模箱體耦機(jī)通過斜齒輪副減速帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，從而為船舶提合動(dòng)力學(xué)模型，分析了船用齒輪箱的動(dòng)態(tài)特性。以上供驅(qū)動(dòng)力，惡劣的工作環(huán)境使斜齒輪副更易斷齒和齒研究均很少涉及工況參數(shù)變化對齒輪關(guān)鍵部位動(dòng)應(yīng)面點(diǎn)蝕等失效形式，因此研究工況參數(shù)對其動(dòng)力學(xué)特力的影響，
6、這方面的研究仍需深人。性的影響十分必要。目前對齒輪副動(dòng)態(tài)性能的仿真預(yù)測分析不僅能降近年來，國內(nèi)外學(xué)低試驗(yàn)成本，同時(shí)對于處理復(fù)雜的齒輪接觸問題，仿真者對于船用齒輪傳動(dòng)系預(yù)測要比解析法更簡便高效_4]。Abaqus／Explicit顯式統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了很多一程序具有完備的處理沖擊、碰撞、接觸等高度非線性問／研究。童水光[1]等采用題的能力[5]1。船。本文中我們運(yùn)用顯式動(dòng)態(tài)有限元法非線性接觸有限元法分重點(diǎn)研究了負(fù)載轉(zhuǎn)矩、齒輪安裝中心距和潤滑方式等——析了齒輪箱系統(tǒng)在水下工況參數(shù)變化對齒根動(dòng)應(yīng)力的影響規(guī)律，得到的結(jié)論沖擊載荷下的動(dòng)應(yīng)力分圖l船舶
7、動(dòng)力裝置工作示意圖為船用斜齒輪的結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有一定參考價(jià)值。122機(jī)械傳動(dòng)2014焦2，并將齒輪內(nèi)圈與參考點(diǎn)耦合，約束兩參考點(diǎn)z、1仿真模型方向的位移及繞z、Y軸的旋轉(zhuǎn)自由度，僅保留繞齒輪1．1齒輪副參數(shù)軸向的旋轉(zhuǎn)自由度；在參考點(diǎn)RP一1上施加恒定基于標(biāo)準(zhǔn)漸開線和齒根過度曲線的斜齒輪三維轉(zhuǎn)速，在RP一2上施加恒定負(fù)載轉(zhuǎn)矩丁0u。幾何模型，所建立的幾何模型與理論模型的公法線長為呈現(xiàn)齒輪嚙合過程中齒根應(yīng)力峰值，需要輸出度誤差為0．02mm，可見所建立的三維模型具有較高盡可能多的應(yīng)力結(jié)果，但過多的應(yīng)力輸出使計(jì)算時(shí)間的精度。斜齒輪副參數(shù)如表1所示。
8、驅(qū)動(dòng)主機(jī)采用大大增加，按如下公式確定輸出時(shí)間步長△為中速型國產(chǎn)柴油機(jī)，主要參數(shù)見表1?！?0(1)表1斜齒輪副主要參數(shù)式中，2為主動(dòng)輪齒數(shù)；，z為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速；N為主動(dòng)名稱主動(dòng)輪從動(dòng)輪輪轉(zhuǎn)過一個(gè)
