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1、第25卷第1期机械科学与技术Vol.25No.12006年1月MECHANICALSCIENCEANDTECHNOLOGYJanuary2006文章编号:100328728(2006)0120119204基于有限元方法的WN齿轮啮合仿真与接触分析121陈殿华,田中道彦,商桂芝12(大连大学机械工程学院,大连116622;信州大学工学部,日本长野)陈殿华摘要:研究对WN齿轮进行接触强度与啮合仿真分析。采用先进的齿轮啮合和接触的计算机仿真分析技术对复杂的空间多点接触的WN齿轮啮合与强度特性进行研究,研究从齿形创成开始,建立啮
2、合模型,采用3维有限元方法计算WN齿轮轮齿弹性变形与接触应力,进行WN齿轮啮合过程的计算机仿真分析。首次提出用法向啮合间隙和Unit分割方法进行接触分析,实践表明方法是非常有效的。研究还针对不同尺度的WN齿轮的实际啮合状况进行了具体的接触应力和接触区域的解析计算,开发了用于该齿轮机构分析的实用软件。关键词:啮合仿真;接触分析;Unit分割法;WN齿轮中图分类号:TH132.41文献标识码:ASimulationofMeshingandContactAnalysisofWNGearsBasedonFiniteElement
3、Method121ChenDianhua,TanakaMichihiko,ShangGuizhi1(MechanicalEngineeringCollege,DalianUniversity,Dalian116622;2EngineeringCollege,ShinshuUniversity,Nagano,Japan)Abstract:Inthisstudy,athree2dimensionalfiniteelementmethodisadoptedtoanalyzethecontactstateandstrengtho
4、fWN(Wildhaber2Novikov)gears.Theanalysisofmeshingandcontactofgearswithcom2puterizedsimulationhasmadeasignificantcontributiontothesegears.Theloaddistributiononthecon2tactzoneofmatingtoothsurfaceshasbeeninvestigatedbecauseofitscomplexityinmodeling.Thestudystartsfrom
5、toothgenerationanalysisandthenestablishesteeth2meshingmodels.Thefiniteelementmethodisadoptedtocalculatetheelasticdeformationofteethandcontactstressesandtosimulatetooth2matingprocesses.Itisthefirsttimethatnormalgapmethodandunitpartitioningmethodhavebeenintroducedi
6、ntothefieldofcontactanalysis.Besides,thestudyhascalculatedthecontactstressesandzonesofWNgearteethmeshingunderdifferentloadings.Thegears′structaralanalysissoftwarehasbeendeveloped.Keywords:meshingsimulation;contactanalysis;unitpartitioningmethod;WNgears[2,5][3,4]W
7、N(Wildhaber2Novikov)齿轮(亦称圆弧齿轮)是一种法及其计算机仿真技术对WN齿轮传动进行啮合高强度新型齿轮机构,其接触强度优于普通齿轮2倍以仿真分析与接触强度机理及设计方法的研究。上,有很好的发展前景。这种齿轮机构多用于高速重使用有限元方法进行接触分析时,必须要对两个接触[1]载,因此对于高速、高压强条件下工作的接触状况及强曲面间的接触状况进行判断。齿面间节点的相对位移,接度的把握是WN齿轮设计的重要课题。传统的齿轮接触触与非接触,要根据WN齿轮的实际啮合状况进行的判强度分析采用赫兹理论,进行的是局部分析
8、。虽然这方面断,所以计算过程是非常复杂的,因此探讨精确、有效且考的研究已取得许多成果并应用于工程设计中,而针对轮齿虑计算方便的新算法非常必要的。对此,本研究使用Unit整体且考虑啮合的实际状况进行的研究还比较少。另外,分割方法,在可能相互接触的部位进行了更加详细的部分WN齿轮是3维空间凸凹曲面间的多点(面)接触,比渐
