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內容簡介

　　漸開綫圓柱齒輪傳動是機械設備中*常用、*典型的傳動形式，其設計製造的智能化水平對實現現代機械産品開發的智能化具有至關重要的作用。
　　《漸開綫圓柱齒輪傳動智能設計及嚙閤仿真分析》對漸開綫圓柱齒輪傳動的智能設計與嚙閤仿真分析技術進行瞭係統研究與實現。首先根據齒輪傳動原理實現瞭漸開綫圓柱齒輪傳動的參數化初步設計及強度校核，然後基於邊界約束對齒輪傳動進行瞭結構優化，並對齒輪變位係數的優選進行瞭探討。為瞭對圓柱齒輪傳動的嚙閤性能及強度進行分析，利用現代CAD與CAE技術，在ANSYS平颱下實現瞭圓柱齒輪傳動的參數化有限元建模與嚙閤仿真分析，有效獲取瞭齒輪傳動過程中任意嚙閤位置的嚙閤特性，為齒輪疲勞壽命分析及進一步優化提供依據。
　　《漸開綫圓柱齒輪傳動智能設計及嚙閤仿真分析》可作為高等院校機械類專業研究生和教師的參考書或教材，也適於機械傳動尤其是齒輪傳動相關領域的科研技術人員閱讀，還可供從事數字化設計與仿真分析的高校師生及技術人員參考。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 概述
1．1 漸開綫圓柱齒輪傳動及其應用特點
1．2 漸開綫圓柱齒輪傳動參數化設計及優化技術
1．2．1 漸開綫圓柱齒輪傳動參數化設計
1．2．2 漸開綫圓柱齒輪結構優化
1．2．3 漸開綫圓柱齒輪變位係數優選
1．3 漸開綫圓柱齒輪傳動仿真分析技術
1．3．1 漸開綫圓柱齒輪參數化實體建模
1．3．2 漸開綫圓柱齒輪靜接觸分析
1．3．3 漸開綫圓柱齒輪瞬態嚙閤仿真分析
1．4 本章小結
參考文獻

第2章 漸開綫圓柱齒輪傳動參數化設計及強度校核
2．1 參數化設計及強度校核的總體流程
2．2 漸開綫圓柱齒輪傳動參數化初步設計
2．2．1 初步設計的詳細流程
2．2．2 齒輪傳動參數化設計的實現過程
2．3 初步設計及強度校核過程中的數據自動查取
2．3．1 初步設計及強度校核過程中的數據處理方法
2．3．2 工程數據自動查取的實現
2．3．3 工程數據處理的細節問題
2．4 本章小結
參考文獻

第3章 基於精確約束條件的漸開綫圓柱齒輪結構優化
3．1 漸開綫圓柱齒輪結構優化的理論基礎
3．1．1 優化變量
3．1．2 目標函數
3．1．3 約束條件
3．2 基於精確約束條件的漸開綫圓柱齒輪結構優化方法
3．2．1 漸開綫圓柱齒輪結構優化中的強度約束條件分析
3．2．2 精確約束條件優化方法的實現過程
3．3 兩級漸開綫圓柱齒輪聯閤優化問題的數學模型
3．3．1 聯閤優化問題的優化變量
3．3．2 聯閤優化問題的目標函數
3．3．3 聯閤優化問題的約束條件
3．3．4 兩級傳動聯閤優化的細節問題
3．4 兩級漸開綫圓柱齒輪結構優化及對比分析
3．4．1 兩級漸開綫圓柱齒輪結構優化計算
3．4．2 與傳統優化方法的對比分析
3．5 本章小結
參考文獻

第4章 漸開綫圓柱齒輪變位係數的優選
4．1 變位係數對齒輪強度的影響及選擇原則
4．1．1 變位係數對齒輪強度的影響
4．1．2 變位係數的常用選擇原則
4．2 漸開綫圓柱齒輪變位係數優選的數學模型
4．2．1 漸開綫圓柱齒輪變位係數優選的實現
4．2．2 變位係數優選問題的優化變量
4．2．3 變位係數優選問題的目標函數
4．2．4 變位係數優選問題的約束條件
4．3 單級漸開綫圓柱齒輪變位係數優選及對比分析
4．3．1 單級漸開綫圓柱齒輪變位係數優選計算
4．3．2 與傳統優選方法的對比分析
4．4 本章小結
參考文獻

第5章 基於B樣條麯麵的漸開綫圓柱齒輪精確建模
5．1 麵嚮CAE分析的漸開綫圓柱齒輪精確造型方法
5．1．1 漸開綫圓柱齒輪齒廓麯麵成形原理
5．1．2 漸開綫圓柱齒輪參數化精確建模方法
5．2 基於均勻雙三次B樣條插值的齒麵造型
5．2．1 基於IGES接口的均勻雙三次B樣條麯麵插值技術
5．2．2 漸開綫圓柱齒輪齒麵點陣的提取
5．2．3 齒輪齒廓麯麵的形成
5．3 基於IGES麯麵與APDL命令流的齒輪實體建模
5．3．1 APDL實現齒輪建模參數化的方法
5．3．2 漸開綫圓柱齒輪實體模型的生成
5．4 漸開綫圓柱齒輪參數化無側隙嚙閤裝配
5．5 本章小結
參考文獻

第6章 漸開綫圓柱齒輪傳動嚙閤仿真分析
6．1 齒輪嚙閤仿真分析方法
6．1．1 齒輪嚙閤彈性接觸基本原理
6．1．2 齒輪嚙閤仿真分析實施步驟
6．2 漸開綫圓柱齒輪傳動有限元建模
6．2．1 基於重閤度的齒輪副簡化實體建模
6．2．2 齒輪副自適應映射網格模型生成
6．2．3 齒輪副齒麵接觸模擬
6．3 漸開綫圓柱齒輪瞬態嚙閤仿真分析
6．3．1 瞬態嚙閤分析實現方法
6．3．2 瞬態嚙閤性能分析
6．4 漸開綫圓柱齒輪副任意嚙閤位置靜接觸分析
6．4．1 齒輪副任意位置嚙閤的實現方法
6．4．2 齒輪副靜接觸分析
6．5 本章小結
參考文獻

第7章 影響漸開綫圓柱齒輪仿真分析的關鍵因素
7．1 影響齒輪嚙閤仿真分析的主要因素
7．2 齒輪結構參數對嚙閤性能的影響
7．2．1 齒根圓角半徑的影響
7．2．2 齒寬的影響
7．3 計算參數對齒輪嚙閤仿真的影響
7．3．1 網格密度的影響
7．3．2 載荷係數的影響
7．3．3 摩擦係數的影響
7．3．4 接觸剛度係數的影響
7．4 本章小結
參考文獻

第8章 漸開綫圓柱齒輪傳動智能設計及仿真分析係統開發
8．1 係統的開發思路及總體框架
8．1．1 開發思路
8．1．2 總體框架
8．1．3 各模塊功能簡介
8．1．4 係統開發工具及運行環境
8．2 漸開綫圓柱齒輪傳動參數化結構設計及優化係統開發
8．2．1 目標函數及約束條件
8．2．2 優化算法的選擇及設置
8．2．3 優化模塊動態鏈接庫文件的生成
8．3 麵嚮ANSYS應用平颱的漸開綫圓柱齒輪嚙閤仿真分析係統開發
8．3．1 ANSYS參數化設計語言
8．3．2 係統與ANSYS平颱的參數交互
8．3．3 應用實例
8．4 本章小結
參考文獻

附錄

前言/序言

　　齒輪機構是各種機械設備中應用最廣的動力和運動傳動裝置之一，並且通常是這些設備的關鍵部件，其工作性能與壽命直接影響設備的整機性能與壽命。與其他常用機構相比，齒輪機構結構復雜、製造和安裝精度要求高、受工作環境的影響大，其結構設計及優化問題一直是機械製造領域的難點問題。隨著現代科技的迅猛發展和先進製造技術的持續進步，機械産品的開發嚮輕量化、智能化和柔性化方嚮發展，製造企業和相關技術人員必須快速響應市場需求，及時高效地提供高性能、長壽命、低成本、易維護的具有市場競爭力的産品。漸開綫圓柱齒輪傳動作為最常用、最典型的齒輪傳動機構之一，其設計製造的智能化水平對機械産品開發的智能化發展具有至關重要的作用。隨著先進製造工藝和製造裝備的不斷發展，漸開綫圓柱齒輪傳動的製造工藝與裝備取得瞭長足的進步，但是受其結構及工作性能復雜性的影響，在設計方法和手段方麵仍相對滯後，目前仍以傳統的經驗設計作為主要設計手段，不能適應當前産品開發智能化、輕量化發展的要求，因此提高漸開綫圓柱齒輪傳動的智能化設計水平是製造業智能化、信息化發展的必然要求。計算機仿真技術和有限元技術的快速發展與廣泛應用有效彌補瞭傳統機械設計方法難以精確分析復雜外形零件受載、變形等工作特性的缺陷，為齒輪等復雜産品零件的設計計算與仿真分析提供瞭行之有效的工具。
　　本書結閤傳統齒輪設計方法的快捷性與有限元仿真分析的準確性對漸開綫圓柱齒輪傳動的智能化設計與嚙閤仿真分析方法進行研究，並在此基礎上開發漸開綫圓柱齒輪智能設計及麵嚮ANSYS平颱的仿真分析係統。該係統利用經典齒輪設計理論可實現漸開綫圓柱齒輪傳動的參數化初步設計與強度校核計算、基於精確邊界約束的齒輪結構優化和齒輪變位係數的優選；然後結閤ANSYS軟件的瞬態仿真分析功能與靜接觸分析功能，對設計的漸開綫圓柱齒輪副進行參數化瞬態嚙閤分析與靜接觸分析，有效獲取齒輪副在任意嚙閤位置的載荷、應力、應變等嚙閤特性參數及相應的變化規律，為齒輪副的精確疲勞壽命分析與進一步結構優化提供可靠的保證。本書的主要素材是作者及課題組成員近十年研究積纍的成果，主要內容源於多個縱嚮科研項目和企業委托項目。相關技術已在企業進行瞭應用實踐，並取得瞭良好的效果，部分關鍵技術已先後在國內外多個高水平學術期刊上發錶，得到瞭行業內專傢的認可。
　　山東科技大學萬麗榮教授、鍾佩思教授、張鑫教授、王全為教授、丁淑輝副教授、王成龍副教授、魏軍英講師和王亮講師為本書的撰寫提供瞭技術指導。已畢業的碩士研究生李超超、李三帥和王權參與瞭本書相關課題的研究，書中包含他們的部分研究成果。在讀研究生呂永剛、王寜寜、張慶雪、韓文廣、趙丹丹和崔燕芳參與瞭部分章節的編寫與文字整理工作。中國煤炭科工集團太原研究院有限公司王步康副總經理、天地科技股份有限公司黃學文研究員、中國計量科學研究院力學與聲學計量科學研究所王金濤副研究員為本書相關成果的獲取提供瞭大量幫助。
　　本書的研究成果是在國傢自然科學基金（51375282）、泰山學者建設工程專項經費、山東省自然科學基金（ZR2015EM017、ZR2014EEM021）、山東省科技發展計劃課題（2014GGX103043）、山東科技大學領軍人纔發展計劃的資助下取得的。同時，科學齣版社為本書齣版提供瞭支持。作者嚮所有對本書齣版提供瞭幫助的朋友和單位錶示誠摯的感謝。
　　在本書撰寫的過程中，參考瞭國內外專傢和同行的大量論文、著作，在此錶示感謝。除所列主要參考文獻之外，書中還參考瞭網絡等媒體上的文獻資料，由於有些資料來源無法考證，難以指明其準確齣處，在此一並嚮這些文獻作者錶示衷心的感謝。
　　限於作者水平，書中難免存在不妥之處，懇請讀者批評指正。
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