变速器斜齿圆柱齿轮弯曲强度有限元分析.pdf

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1、·基础研究·变速器斜齿圆柱齿轮弯曲强度有限元分析王文龙张华张子吟（邢台职业技术学院）【摘要】通过对汽车变速器中斜齿圆柱齿轮的研究，进行了齿轮精确建模以及弯曲强度的有限元分析。使用三维造型软件UG建立了参数化的斜齿圆柱齿轮模型。利用ANSYS的数据接口将生成的几何模型精确导入，并在该模型上划分网格，对轮齿啮合区和最不利加载位置的确定进行了讨论和求解，并比较了不同的齿根圆角半径对轮齿弯曲强度的影响。主题词：变速器斜齿圆柱齿轮弯曲强度有限元分析中图分类号：U463.212+.42文献标识码：A文章编号：１０００－３７０３（２０13）12－００37－０3

2、FiniteElementAnalysisofFlexuralStrengthforHelicalGearofAutomotiveTransmissionWangWenlong,ZhangHua,ZhangZiyin（XingtaiPolytechnicCollege）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Basedontheresearchofhelicalgearofautomotivetransmission,gearprecisemodelingandfiniteelementanalysisofbendingstrengtharecarriedout.I

3、nUGthree-dimensionalmodelingenvironment,parameterizedhelicalgearmodelisgeneratedandimportedintoANSYSsoftware.Thenmeshingismadetothegeometricmodel,toothmeshareaanddeterminationofthemostdetrimentalloadingpositionarediscussedandsolved,influenceofdifferenttooth-rootfilletradiuson

4、gearbendingstrengtharecompared.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Transmissionhelicalcylindricalgear,Bendingstrength,FEA表1齿轮参数1前言模数Mn2.0齿数Z24传统的齿轮传动设计按照简化的悬臂梁来计算压力角琢/（°）17.5齿根弯曲强度，而汽车斜齿圆柱齿轮则是先将其转化螺旋角茁/（°）28为法面当量直齿圆柱齿轮，再按照直齿轮的简化计算变位系数Xn0.077方法进行近似分析和计算。该设计方法精度较低，且*顶隙系数C0.25n设计结果受到设计人员的知识程度、设计经验等多*齿顶高系数

5、h1.1am种因素的影响。在设计者设计齿轮参数时，应将相关根据渐开线的形成原理可知渐开线的极坐标方的齿轮质量指标数据动态计算出来并适时显示，供程为：其根据实际情况选择，从而达到预期的设计效果。采!#r用有限元法对斜齿圆柱齿轮进行强度分析可以综合#b#r=#kcos琢"k（1）考虑齿轮参数，全面掌握齿轮的受力状况和应力水####兹k=inv琢k=tan琢k-琢k平。使用有限元分析软件对齿轮进行强度分析，可对齿$式中，琢为渐开线上任一点K的压力角；inv琢为以轮的强度设计提供可靠依据，实现变速器齿轮的计算kk机辅助设计，加快设计进程，缩短研制周期。琢

6、k为自变量的渐开线函数；rk为渐开线上任一点的向径；r为基圆半径；兹为渐开线上任一点K的滚bk2齿轮参数化建模动角。某汽车变速器渐开线斜齿圆柱齿轮参数如表1为了便于计算转化，需要将公式（1）转化为直角所示。坐标方程，为此建立直角坐标系如图1所示。——37——２２００13年第12期37·基础研究·Fnv的输出形式，所以人工干预不多；相比之下，最重要B琢KxA的工作在前处理阶段，包括确定对象及建立模型、确Kvkn定节点数、划分网格、加载等。rkrkk0兹x琢AkX当前对齿轮进行有限元分析主要借助有限元分xrb0析软件，如Ansys、MSC.Nastr

7、an等，这类软件以高效的求解算法和效率闻名，并有相对独立的前、后处图1直角坐标系下的渐开线理模块，可独立完成多学科、多领域的分析任务；其渐开线上任一点的直角坐标方程可以转化为：缺点是图形驱动技术支持界面的可管理性和操作xk=rbsinu-rbucosu性较差，且由于这类软件的自身建模能力有限，尤（2）y=rcosu+rusinu其是针对结构复杂、曲面不规则的实体建模，因此kbb其中，影响工作效率。r軍琢+兹軍当前，解决这一问题的主要方式是利用专业的N軍K軍ANbkku=tan琢k==ON=r=琢k+兹k（3）三维建模软件环境进行精确的三维造型，

8、对复杂实O軍N軍b体建模，然后配置数据接口，将模型进行数据交换，根据式（2），按照UG表达式EXP的语法规则以STEP、DXF或IGES