摘要：为了研究复合材料齿轮啮合过程的力学特性,提出了一种三维五向编织复合材料齿轮参数化设计方法,在考虑编织角、纤维束截面形状的基础上,采用有限元方法分析了复合材料单胞在细观尺度下的力学特性,并与试验测试结果进行了对比验证;在此基础上,基于均质化思想建立了复合材料与齿轮力学性能间的联系,进而构建了复合材料齿轮啮合有限元模型,并进行啮合过程仿真分析,获得了齿面接触应力、齿根弯曲应力、接触与弯曲疲劳危险点,以及加载条件与接触应力、弯曲应力的匹配关系,分析结果符合赫兹接触规律,为碳纤维三维编织复合材料及齿轮性能分析提供了理论支撑。

摘要：三维角联锁(2.5D)是一种新型结构复合材料,不仅具有高比强度、比模量、抗分层能力及抗冲击损伤等优点,还克服了其他三维多向编织复合材料在复杂异型结构生产上的不足。在对2.5D浅交弯联单胞模型的构建和力学性能分析的基础上,将其应用于一对圆柱直齿齿轮,实现齿轮的高强度和减重需求。建立了齿轮的静力学和运动学分析模型,通过对其有限元分析来实现齿轮的优化设计。分别进行了静态和动态啮合进程分析,分析结果详细描述了齿轮啮合时接触强度和弯曲强度的变化,可为2.5D编织复合材料齿轮的减重及啮合特性分析提供借鉴。