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1、第23卷第4期机械设计Vol.23No.42006年4月JOURNALOFMACHINEDESIGNApr.20063直齿圆锥齿轮啮合过程数值模拟陈霞,夏巨谌,胡国安,程俊伟(华中科技大学塑性成形及模具技术国家重点实验室,湖北武汉430074)摘要:利用大型有限元分析软件MSC.Marc,建立了直齿锥齿轮完整齿轮齿对啮合的三维有限元非线性接触分析模型。该模型可以同时实现运动的传递,基于该模型,在一个啮合周期内,对齿轮副进行了准静态啮合仿真模拟,并对数值模拟结果进行了分析,为齿轮修形提供了理论依据。关键词:MSC.Marc;直齿锥齿轮;准静态啮合;修形中图分类号:TH132.42
2、1文献标识码:A文章编号:1001-2354(2006)04-0021-03目前对直齿圆锥齿轮啮合问题的研究,往往基于解析方法的任何一个地方,是一个变边界的问题。同时,许多的接触问和简单的数值仿真,作了大量简化,不能较为准确地反映实际题也面临本身的几何非线形,这一切注定了求解此类问题的复情况。而接触问题有限元法在分析直齿锥齿轮啮合特性方面杂性。在求解接触问题当中,不仅上述的几类非线形问题是难有其独特的优点,可以处理结构形状、边界条件、载荷工况均很点,而且接触约束的处理也是难点之一。接触约束一般包括位复杂的问题,可以考虑传动误差和齿面摩擦,因而能够准确模移和力的约束,且拉格朗日乘
3、子法和罚函数法是主要的解决手[1]拟实际工况,得到精确的结果。非线形有限元软件MSC.段。MARC提供强大的直接约束接触算法,计算精度高,对于大面拉格朗日乘子法是通过施加非穿透约束条件并建立带约积接触而又不能准确预测接触区域的物理问题(如齿轮啮合)束极值问题的方法,但自由度增大将使计算的费用增加。罚函具有显著的优越性。接触是工程中非常普遍的现象,且随着现数法的罚函数选取会不可避免地给问题的分析造成困难,因为代计算机技术的发展,人们对接触问题的认识也越来越深入。只有在约束条件完全满足后,选择的罚数才能求解出有实际物在此期间,有限元法或边界元法等数值方法和计算技术已成为理意义的结果
4、。当前解决接触问题的主流。但是,由于接触可以发生在接触面表2灵敏度分析[3]薛丽霞,唐忠民,邓家提.基于约束的几何造型系统[J].工程设优化目标计学报,2001,1:21-24.相关参数取值范围/mmα/((°)/mm)H′2S151.3～157.50.0510.005OptimizationdesignongeometricparametersofbrakingC29.4～30-0.3020.009handleofmotorcyclesE5～5.11.832-0.132LIXiao2bo,QIUQing2ying,FENGPei2en,YANGXiao2R4.41～4.59-
5、0.0240.133ming(MachineDesignInstitute,ZhejiangUniversity,Hang25结论zhou310027,China)Abstract:Theanalyticalandevaluationmodelfortheoper2摩托车手柄设计是摩托车设计过程中的重要环节,直接影ationfunctionsofmotorcyclebrakewasestablished,themethod响着摩托车的操作性能和安全性能。针对实际设计中对手柄的ofadoptingoptimizationdesignandsensitivityanalysisha
6、sbeen性能要求,提出建立了手柄的优化模型,从而为其提供了一种putforwardtocarryingoutthedesignonmotorcyclehandle2全面、高效的设计方法。bar.Thestructuralparametersofhandlebarthataffectthebra2在以上研究工作的基础上,对摩托车手柄实例进行了分kingfunctionswasanalyzed,andthemathematicmodelfore2析、优化工作,得到了满意的结果,同时也证明了该方法的正确valuatingtheoperationfunctionsofhandleba
7、rhasbeensetup.性。Bymeansofoptimizationdesignontheoperationfunctionsofhandlebar,theproblemsofblindnessonhandlebardesigna2参考文献mongactualdesignandlowdesigningefficiencyhasbeensolved.[1]刘冰,李西秦,徐兆坤,等.我国摩托车技术发展趋势[J].小型Keywords:motorcyclehandlebar;modeling
