开题报告

黄石理工学院毕业设计（论文）开题报告1基于ABAQUS的齿轮零件的设计与仿真开题报告前言随着我国经济技术的发展，各种机械设备应用越来越多，对机械的传动要求也越来越高。机械传动主要可分为两类：①靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动，包括带传动、绳传动和摩擦轮传动等。摩擦传动容易实现无级变速，大都能适应轴间距较大的传动场合，过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。②靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动，包括齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。啮合传动能够用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。随着我国社会主义事业的不断推进，社会经济不断发展，我国对机械设备的需求也不断增长。齿轮传动作为机械传动的重要形式之一，也越来越受到重视。不断优化齿轮传动，可以节约能源，在齿轮设计之初就对其进行力学分析，可以节约制造成本，和时间成本。1、研究的意义齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。齿轮在传动过程中，如果设计或者使用不当，会发生传动失效。齿轮传动失效的形式有：轮齿这段、齿面胶合、齿面点蚀、齿面磨损、轮齿塑性变形等。齿轮传动的精度也十分重要。当齿轮的误差较大时，转角与理论不一致，影响运动的不准确性；瞬时传动比不恒定，出现速度波动，引起震动、冲击和噪音影响运动平稳性；齿向误差导致轮齿上的载荷分布不均匀，使轮齿提前损坏，影响载荷分布的不均匀性。国标GB10095-88给齿轮副规定了12个精度等级。其中1级最高，12级最低，常用的为6~9级精度。随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求，许多工程问题如材料的破坏与失效、裂纹扩展等仅靠线性理论根本不能解决，必须进行非线性分黄石理工学院毕业设计（论文）开题报告2析求解，例如薄板成形就要求同时考虑结构的大位移、大应变（几何非线性）和塑性（材料非线性）；而对塑料、橡胶、陶瓷、混凝土及岩土等材料进行分析或需考虑材料的塑性、蠕变效应时则必须考虑材料非线性。众所周知，非线性问题的求解是很复杂的，它不仅涉及到很多专门的数学问题，还必须掌握一定的理论知识和求解技巧，学习起来也较为困难。为此国外一些公司花费了大量的人力和物力开发非线性求解分析软件，如ADINA、ABAQUS等。它们的共同特点是具有高效的非线性求解器、丰富而实用的非线性材料库，ADINA还同时具有隐式和显式两种时间积分方法。ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。达索并购ABAQUS后，将SIMULIA作为其分析产品的新品牌。它是一个协同、开放、集成的多物理场仿真平台真实世界的仿真是非线性的。SIMULIA将成为模拟真实世界仿真分析工具,它支持最前沿的仿真技术和最广泛的仿真领域。SIMULIA为真实世界的模拟提供了开放的,多物理场分析平台。SIMULIA将同CATIA、DELMIA一起，帮助用户在PLM中，实现设计，仿真和生产的协同工作。它将分析仿真在产品开发周期的地位提升到新的高度。ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构（应力/位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、振动与声学分析、岩土力学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析。ABAQUS被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究。ABAQUS的系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。由于ABAQUS优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS被各国的工业和研究中所广泛的采用。ABAQUS产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。齿轮传动广泛地应用于各种机械产品和装备中，其力学特性对整个机械系统的黄石理工学院毕业设计（论文）开题报告3性能有极大影响，准确地掌握齿轮传动的力学特性，对于整个系统的优化设计、强度校核、故障诊断与预测试验结果起着很重要的作用。研究系统中动态激励的传递以及各零部件的动态响应，是齿轮系统动力学的重要研究内容，对减小动态激励的传递、降低系统各零件的振动、减小支承轴承的受载、提高寿命以及对齿轮强度和可靠性设计具有重要意义。2、目前状况齿轮传动的原理简单，但是要将其设计为实际运用的产品，需要做大量的工作，近年来大量的学者对他做了研究。南京理工大学的刘飞基于UG软件系统，利用背锥原理对直齿锥齿轮进行了参数化建模。即用背锥面代替球面，背锥可以展开成平面，用背锥展开面上绘制的平面渐开线代替直齿锥齿轮的球面渐开线。并用UG软件自带的二次开发模块，对直齿锥齿轮的参数化建模过程进行了二次开发，建立参数输入菜单和窗口，只需输入差速器设计的基本参数即可自动生成相匹配的差速器齿轮模型。吉林大学的文立阁等人也运用背锥原理，对直齿锥齿轮的球面渐开线进行了近似的模拟，运用齿槽与齿顶锥体的差运算实现了直齿锥齿轮的参数化设计。华中科技大学的陈霞等人以直齿锥齿轮的啮合原理为基础，基于UG软件，提出了一种直齿锥齿轮三维参数建模方法—扫描成型法。即先生成球面渐开线，然后用三维软件的扫描功能生成齿廓面片，在对面片进行缝合生成单个轮齿实体，最后通过阵列和布尔操作得到完整的直齿锥齿轮，从而实现对直齿圆锥齿轮的三维参数化精确建模。华中科技大学的吴忠鸣等人，采用球面渐开线对差速器直齿锥齿轮对进行了精确的建模，并进行了精准的装配，使接触对的间距或干涉值的数量级在10-2mm一10-3mm之间，达到了理想的接触仿真要求。在ANSYS里对整体模型进行了隐式的动态接触分析，定义两个Part，划分六面体网格，并选择两个接触齿轮进行加密网格划分，研究了单个啮合周期的整齿接触状况，介绍了直齿锥齿轮动态接触仿真模型的建立方法，边界条件的施加，以及仿真结果提取的方法。接触仿真分析表明大齿轮的大端和小齿轮的两端出现了应力集中，表明鼓形修形的必要性，给出了鼓形修形的具体修形量。张振峰等人利用ABAQUS软件和振动理论对齿轮进行了模态分析，得出齿轮黄石理工学院毕业设计（论文）开题报告4的l一6阶振型主要为弯曲振动和扭转振动，并分析了齿轮材料的弹性模量，齿根倒角对齿轮固有频率的影响3、设计及研究方法本课题研究的具体内容和方法包括如下几个方面：(1)根据给定的机械传动要求和条件，结合齿轮传动的设计要求，确定齿轮的基本参数，如模数、齿数、压力角。(2)基于CATIA的曲面模块和知识工程模块对齿轮传动进行参数化建模。(3)对齿轮进行有限元接触分析，首先在ABAQUS里建立齿轮接触的有限元模型，根据齿轮施加的边界条件和载荷，得出其接触应力、接触力、接触面积以及齿根弯曲应力。本文要完成如下内容：1.介绍齿轮传动的设计原则；2.介绍齿轮传动选择材料的原则；3.介绍齿轮传动受力分析的方法；4.介绍齿轮的齿根完全疲劳强度和轮齿接触疲劳强度的计算方法；5.有限元软件ABAQUS的介绍和学习；6.利用有限元软件ABAQUS给齿轮传动建模；7.利用有限元软件ABAQUS相关模块对齿轮传动网格化分析；8.使用有限元软件ABAQUS对齿轮传动的应力分布进行分析，找出应力最大点和齿轮传动的危险点；9.得出分析报告，完成设计论文。黄石理工学院毕业设计（论文）开题报告5参考文献[1]张展.各种齿轮蛇全套资料[M].北京：机械工业出版社，2001.[2]刘展，祖景平.ABAQUS6.6基础教程与实例详解[M].北京：中国水利水电出版社，2008.[3]杨可桢、程光蕴主编.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2008.[4]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.[5]王玉镯.ABAQUS结构工程分析及实例详解[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.[6]庄茁，由小川.基于ABAQUS的有限元分析和应用[M].北京：清华大学出版社，2009.[7]赵腾伦.ABAQUS6.6在机械工程中的应用[M].北京：中国水利水电出版社，2010.[8]美国ABAQUS软件公司北京代表处.ABAQUS软件公司2003年度用户论文集[C].北京：美国ABAQUS软件公司北京代表处，2003.[9]庄茁.ABAQUS/Standard有限元软件入门[M].北京：清华大学出版社，2001.[10]庄茁.ABAQUS/Explicit有限元软件入门[M].北京：清华大学出版社，2001.[11]ABAQUSINC.ABAQUSVersion613DocumentationRawtucket,RhdeIsland,USA:ABAQUSINC,2003.[12]严宗达.塑性力学[M].天津：天津大学出版社，1987,94-104.[13]李宗跃.用ABAQUS进行弹塑性问题的分析[J].淮海工学院学报，2004,13（3）：13-18.[14]黄克智.ABAQUS/Standard有限元入门指南[M].北京：清华大学出版社，1998.[15]李鸿文.材料力学[M]。北京：高等教育出版社，1991.[16]刘双，朱如鹏.基于ABAQUS的渐开线齿轮齿根裂纹扩展仿真[J].南京航空航天大学学报，2011,43（1）：87-90.[17]石亦平，周玉蓉.ABAQUS有限元分析实例讲解[M].北京：机械工业出版社，2006.[18]朱孝录.齿轮传动设计手册[M].北京：化学工业出版社，2005.黄石理工学院毕业设计（论文）开题报告6[19]吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，2006.[20]何明新，钱可强.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2003.[21]机械设计手册编委会.机械设计手册新版第三卷[M].北京：机械工业出版社，2004.[22]庄茁，张帆，岑松等．ABAQUS非线性有限元分析与实例[M]北京：科学出版社。2005．[23]杨汾爱，龙小乐，鲍务均.斜齿轮的精确建模及有限元分析[J].机电工程技术.2002.31（6）：71-83.