基于pro／e的分阶式双圆弧齿轮的建模及有限元分析

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1、基于Pro/E的分阶式双圆弧齿轮的建模及有限元分析第3期（总第84期）No.3（SUMNo.84）机械管理开发MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT2005年6月Jun.2005六计算机与网络六基于Pro/E的分阶式双圆弧齿轮的建模及有限元分析李俊海吴凤林任家骏（太原理工大学机械工程学院山西太原030024）【摘要】利用Pro/E强大的参数化设计功能精确的实现了分阶式双圆弧齿轮的三维建模.然后通过Pm/E与ANSYS的连接，可运用有限元方法对双圆弧齿轮进行应力分析.【关键词】Pro/E双圆弧齿轮三维建模有

2、限元【中圈分类号】TP391.73【文献标识码】B【文章编号】1003—773X{2005）03—0073—03引言齿轮传动由于具有能保证特定传动比，受力方向不变等优点，而广泛应用于各种通用机械中，但因其齿綁形状和轮体结构复杂多变而成为三维造型技术的难点，尤其是双圆弧齿轮的三维造型Pro/Engineer（以下简称Pro/E）为解决这一难题提供了方便，它是世界第一大CAD（计算机辅助设计）/CAM（计算机辅助制造）/CAE（计算机辅助测量）软件公司——美国参数技术公司（ParametricTechnologyCorporation,简

3、称PTC）推出的用于产品三维模型设计，加工，分析及绘图等的CAD/CAM/CAE软件系统，并以参数化驱动，单一全关联的数据库，功能齐全的模块等强大优势而占据重要地位，目前已在我国的机械，电子，汽车，塑料模具，航空航天和船舶等众多领域广泛应用.Pro/E在渐开线齿轮的三维造型屮应用已较普遍，而双圆弧齿轮的轮齿是一个空间螺旋体，形状非常复杂，加上齿形设计灵活，国内外应用Pro/E对双圆弧齿轮进行三维造型的还很少，本文就以Pro/EWildfire为工具，以分阶式双圆弧齿轮为研究对象，研究分阶式双圆弧齿轮在Pro/E坏境下的三维实体造型及有

4、限元分析的前处理部分，并简单介绍将前处理结果导人到ANSYS中进行求解及后处理，希望给大家一个参考.1齿轮三维模型的创建要应用Pro/E实现齿轮的参数化设计，首先耍在Pro/E屮对齿轮进行三维建模.1.1设置齿轮的基本参数建模Z前首先用Tools/Parameters命令打开对话框设置基本参数:如，齿数乙模数g压力角al.pha,螺旋角beta,齿宽b等参数，可赋初值.作者简介:事後海，男,1972年生，太原理工大学在读硕士研究生.1.2建立计算齿轮各尺寸的关系表达式用Tools/Rclations命令打开对话框添加齿轮各尺寸的关系表

5、达式：齿顶高h.=0.9m齿根高hf=1.1m分度圆直径d=mz/cos(beta)齿顶圆直径d=d+(2)建立与端面成B角的基准平面，参照GB/T12759—1991型双圆弧圆柱齿轮的法面齿廓曲线绘制分阶式双圆弧齿轮的法面齿廓曲线.由于圆柱双圆弧齿轮的轮齿在基圆柱表面呈螺旋形分布，因此需将分阶式双圆弧齿廓曲线沿螺旋线扫描形成单个轮齿，然后阵列.螺旋引导线的创建如下所述：973?第3期(总第84期)机械管理开发2005年6月1)将螺旋线方程式转换为Pro/E屮的方程.螺旋线导程的计算公式为h=7Td/tan〜,其中d为斜齿轮的分度圆直

6、径;为斜齿轮的螺旋角;螺旋线位丁•双圆弧齿轮的基圆柱而上•由此推导出Pro/E环境圆柱坐标下基圆柱面上螺旋线的方程：db/2COS(tsi)Y=db/2sin(tsi,Z=t80式111:0<t<l;si=2si0180/(dbpi);SiO=80tan(beta)/设齿宽取80mm,収beta=15.齿顶圆柱面上的螺旋线方程只需将上式中的用如代替即可，齿根圆柱面上螺旋线方程则用代替奶.2)绘制螺旋扫描导引线，并沿双圆弧齿廓齿廓作扫描.以齿根圆,齿顶圆与双圆弧齿廓曲线的交点为起点,分别在齿根圆柱面和齿顶圆柱面上绘制螺旋线，

7、釆用Insert/ModclDatum/Curvc...^h弹出的MenuManager对话框中选择FromEquation的绘制方式，其方程如上所述.然后用Insert/VariableSectionSweep...命令，将法面双圆弧齿廓曲线沿螺旋引导线进行扫描，并在两平行于端面的参考平血上建立cut的extrude特征，对扫描体两端进行切断便可得到单个轮齿（图1所示）.⑶用Edit/FeatureOperations命令，在弹出的MenuManager对话框屮选择Group/LocalGroup建立一个特征群组，再対特征群组用Pa

8、ttern命令生成双圆弧齿轮的所有轮齿（图2所示）.2Pro/E与有限元图1图2将实体进行有限元分析有两种方法：（l）Pro/E中的Pro/MECHANICA模块可进行独立的有限元分析;⑵在Pro/E中进行有限元分析的前