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减速器是原动机和工作机之间独立的闭式机械传动装置,用来降低原动机转速或增大转矩,以满足工作机的需要。由于减速器具有结构紧凑,传动效率高,传动准确可靠,使用维护方便等优点,故在工矿企业及运输、建筑等部门中运用极为广泛。
有限元结构分析是现代工程设计和检验的一种快捷、有效的辅助工具。将其运用于机械结构分析和性能检测,对于测试机械性能,缩短检验时间,改进机械结构,降低成本都有十分重要的意义。
本文应用大型有限元分析软件ANSYS和绘图软件Solidworks,对某型雷达方位减速器输出齿轮及轴的静态、模态、动力学响应等多方面性能进行了数值模拟。主要工作如下:
1、使用Solidworks软件重现了齿轮的原始模型,为了防止分析时部分细微结构的网格划分影响计算结果,直接在ANSYS软件中做了合理简化后的建模。
2、对齿轮进行了静态分析;给出齿轮的等效应力云图和向量位移云图,校核了齿轮的强度和刚度;对齿轮应力偏差云图进行分析,考察了静态分析的精确度。
3、应用有限元模态分析方法,获得了轴的前5阶固有频率和相应振型,并给出分析评价;对轴进行了谐响应分析,考察了在工作频率及第四阶固有频率下,几个重要截面处的径向应力响应和径向位移响应;并计算了轴的临界转速。
4、建立了三种动力学模型(单齿啮合、双齿啮合及齿轮倾斜时的双齿啮合三种模型);基于ANSYS的LS—DYNA模块,对大小齿轮组成的齿轮对进行了冲击动力学分析,分别计算出了冲击过程的时间范围和冲击力的值;并进行了分析比较,为齿轮进行瞬态动力学分析打下了基础。
5、模拟齿轮的工作过程,用Full法对齿轮分别进行了两种工况下(齿轮正常安装及倾斜时两种工况)的瞬态动力学分析;得到关键节点的动态响应曲线、等效应力云图和向量位移云图;并对瞬态和静态的计算结果进行比较,得出结论:当轴及齿轮发生倾斜时,齿轮在冲击载荷作用下必然发生断裂,证实了冲击载荷对机械的巨大破坏性。