基于UG的Logix齿轮参数化建模及弯曲应力分析

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1、万方数据机械传动2011年文章编号：1004—2539(2011)∞一0030一∞基于UG的LD舀x齿轮参数化建模及弯曲应力分析谢飞黄旭王建华王云成(吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室，吉林长春1300∞)摘要通过对Ⅻx齿轮齿形形成原理的探讨，提出了一种基于UG软件的蚴x齿轮三维参数化建模和有限元分析方法，并利用uG软件内嵌的Nx—瑚t瑚解算器对其进行了弯曲应力分析，为Ⅻx齿轮的研究及推广应用提供了实用的技术指导。关键词L0出齿轮参数化建模弯曲应力有限元UG阶撇硫删eliIlgaIld蹦te日咖nt删汹ofBendiIlg帆of

2、聊xGe盯based伽UGXieFeiHuangxuWallgJi锄h眦WangYuncheng(sI砒e-畸Laborat喱y0fAtl￡0m-砌e毋m面csjⅫl撕∞，JiliIIUIIivⅢ畸，aⅢI目clIm130025，CK眦)Abs嘣Acc词ingtotlleres∞rchof山estnJctu托theor)r0fI匐出ge盯，innDducedame出0dofpa础tricn州el吨锄dfiIliteel绷衄t锄alysis(FEA)isintm(1uced，based叽tI：忙NXnast瑚∞lv日锄lbedde

3、dint0UG，bend—ing鲫陀鹪is删yzed．Tllis咖州des伽舱pmcticaltechIlicalgui山mce∞tllems朗rchmldappli枷on0f【正lgi】【寥盯·I晒r啪柑sⅫx学e盯№tric咖delingBe砌崦s嘲sFEAUG0引言齿轮是机械传动系统中应用最广泛的一种传动元件，它的性能直接影响到机器的使用性能。20世纪80年代末，日本学者TK舢埘提出了新的L0出齿形理论，综合渐开线和其他齿形的啮合优点，采用对称凹凸啮合形式，其齿形由多条微段渐开线连接而成，各微段渐开线的结合点在啮合时相对曲

4、率为0。研究结果表明：该齿轮的弯曲强度较渐开线齿轮有较大提高【lJ。近年来随着对机械设备高速和大负荷运转的需求日益提高，提高齿轮的承载能力成为一项迫切的工程问题，从而使蚴x齿轮的研究具有了良好的前景，而加工工艺的革新，更为其推广应用奠定了基础。Lq出齿形由多条微段渐开线连接而成，其形成原理如图1所示，取任一点0。并作夹角为0的两射线DlJI＼rl和0l珊，其中D】Ⅳl垂直于节线咒，它们与咒交点分别为Ⅳ1和伽点。取Dlno=Gl，接着作线段D10l’=2Gl'使其与Dl，lo夹角为艿(称为相对压力角[2】12—15)。以Dl和Dl

5、，为圆心，以Gl为半径分别作相切的两个基圆，两基圆和节线咒分别交于伽点和nl点，取glsl为两圆的公共发生线，根据渐开线的形成原理，微段曲线mosl和slml分别是发生线glsl沿0l和Dl’的基圆滚过弧长glno和glnl形成的渐开线。l轮∥图Ibgix齿轮齿形形成原理1【D出齿轮建模uG是集C^D／c^M／Q也于一体的三维参数化设计软件，自进入中国以来，逐渐得到了广泛应用，现已成为我国工业界主要使用的大型三维软件[3I。我们使用uG进行蚴x齿轮的建模和有限元分析。1．1建模主要参数根据Lqgi】【齿形形成原理，【Dgix齿轮

6、建模与渐开万方数据第35卷第03期基于uG的bgix齿轮参数化建模及弯曲应力分析3l线齿轮建模的所需参数略有不同，还需增加初始压力角口0、初始基圆半径Gl、相对压力角艿o3个参数。研究表明：口o、G1、艿。等参数对齿形的形状有显著影响：随着口。增大，齿形曲率增大，但过大会对强度不利，一般取2。12D较为合适，模数较大时取小值，模数较小时取大值；随着G，增大，齿形曲率减小，模数较大时取大值，模数较小时取小值；随着岛减小，齿形曲率增大，但考虑到制造加工方面的限制，一般取艿o=0．050【2]12一15[4I。综上所述，本文研究中所取

7、№出齿轮建模参数如表l所示。裹1I硒x齿轮建模主要参数齿数：30初始基圆半径Gl／mm12000模数m／玎Ⅲ4初始压力角ao／(。)4齿宽6／m40初始相对联力占o／(o)O．05齿顶高／Ⅲ4齿根高／Ⅱm51．2建模步骤建模步骤如图2所示。根据Lo出齿条齿廓的形成原理，可求得№豇齿条齿廓的数学方程，进一步应用齿廓法线法，得到蛔啦齿轮齿廓的数学方程【5

8、。根据所获得的L09ix齿轮齿廓的数学方程，应用Ma岫软件进行编程及齿形几何分析，确认满足设计要ILogix齿条数学模型JLLogix齿轮齿廓数学模型J0数据参数化10齿廓线乍成j

9、LILogix齿轮_二维草图JLlLogix齿轮=三维模型图2脚x齿轮建模步骤求后，生成扩展名为唧的uG表达式文件(本例命名为岫．唧)，以便№豇齿轮建模所需参数调用。调用方法：在uG建模模式下，打开表达式对话框，将logix．exp导入，完成参数列表创建。齿廓曲