MC尼龍(Monomer Casting Nylon)又稱單體澆鑄尼龍,具有強度高、韌性好、抗沖擊、耐疲勞,並且具有較好的抗蠕變、吸音、回彈和很好的耐磨、自潤滑、與其他材料不粘結等多種獨特性能,是廣泛應用於幾乎所有的工業領域的工程塑料。由於MC尼龍的上述特有性能,使用MC尼龍材料制作齒輪,在某些情況下將發揮比金屬齒輪更好的作用。 與傳統的金屬齒輪相比MC尼龍齒輪強度和彈性模量均較低,難以承受重載荷,所以限制瞭其應用領域。為瞭使其更好地應用於工程實際,本文的對MC尼龍斜齒輪力學性能進行分析,主要工作和研究內容如下: 1.對目前塑料齒輪在工業領域的應用和發展、應用有限元法對齒輪進行模態分析、以及應用有限元接觸方法對齒輪進行模擬分析的研究現狀和進展,進行瞭簡要的概述。 2.通過有機結合SolidWorks及其插件GearTrax、HyperMesh及ANSYS軟件建立瞭斜齒輪及斜齒輪副的三維有限元模型。這一從建立幾何模型到最終進行有限元計算的方法,為工程人員及科研工作者進行有限元模擬分析提供瞭快速有效的途徑。 3.在上述建模的基礎上,應用ANSYS的Block Lanczos法對MC尼龍斜齒輪進行模態分析,提取瞭低價固有頻率和對應的主振型,較好地研究瞭系統的固有特性,為減小齒輪振動和噪聲及避免齒輪傳動系統發生共振,激振力的頻率應與系統的固有頻率錯開。 4.建立MC尼龍斜齒輪副嚙合三維有限元模型,通過應用ANSYS中瞬態動力學的full法,對斜齒輪副的嚙合傳動過程進行計算機模擬實驗。結果表明,齒輪的最大應力出現在齒根位置,最大應力為84.3MPa,滿足該載荷工況下的強度要求。接觸線寬度和接觸線傾斜角能反映出齒輪副在嚙合過程中齒輪運行的平穩性。模擬實驗結果為齒輪接觸線寬度為1.33mm,接觸線傾斜角與齒輪螺旋角大致相等,這表明斜齒輪在嚙合過程中運行能保持相對平穩。同時,模擬實驗還得到瞭齒根應力譜,為齒輪疲勞壽命計算提供依據。 這些研究結果對進一步研發、改進和優化齒輪具有一定的參考價值。文章最後就進一步的研究方向做出瞭闡述。
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