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《基于ANSYS的渐开线齿轮建模和有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期湖北工业大学学报年月一一文章编号一基于的渐开线齿轮建模和有限元分析,,刘哲陈定方陆忠华,武汉理工大学物流工程学院湖北武汉,通过,摘要」利用直角坐标系下的渐开线方程坐标转换原理得到在环境里适用的方程组从而达,可到比较精确建立轮齿模型的目的并对建立的模型进行初步有限元分析经过应力分析后以证实该种方法建立的模型是比较精确的建立比较精确的分析模型,对准确地掌握轮齿应力的分布特点和变化规律具有重要的意义〔关键词〕渐开线方程坐标转换有限元分析中图分类号文献标识码〕,,,据统计在各种机械故障中齿轮失效就占总数才能应用根据
2、坐标转换公式将图中的坐标旋转,的以上其中齿面损坏又是齿轮失效的主要原中可得仁,〕一‘一‘。,因之一随着计算机技术的日益普及和技‘如,一‘‘术的蓬勃发展人们已广泛采用计算机有限元仿真、叩咖吸分析来作为齿轮“一,夕和分别为强度校核的方法随着齿轮传动向齿廓在点的滚动角、、、,,,·。。。一“重载高速低噪高可靠性方向发展现代齿轮设点的展角和压力角又一一故旋计对齿轮传动系统的静、动态特性提出了更高的要转后渐开线轮廓如图所示对于标准圆柱齿轮来,,,求因此建立比较精确的分析模型准确地掌握说新坐标旋转的角度中为齿轮分度圆上轮齿半角
3、轮齿应力的分布特点和变化规律具有重要的意义与轮齿渐开线的展角之和即、〕二。中叹下创建几何模型将式代为到式中即可得到以轮齿中心线为坐标轴的直角坐标方程‘一,为““‘“’建立渐开线齿廓线坐标方程中,于要进行有限元分析首先要创建几何模型几何“、‘‘““’’一岁少日模型的精度对有限元计算精度有着至关重要的作夕一、十“‘“,岁十用但是包括在内,大部分分析软件都没介世七气况一酥况夕岁有提供直接生成渐开线齿轮齿廓模型的功能由于‘,,夕具有实体建模的模块故可以通过计算关键点坐标来完成渐开线齿轮轮廓建模图为直角坐标,系下的渐开线轮廓
4、直角坐标系下渐开线的方程为少几‘了,双倪汉,一,八“一犷,配双。式中为基圆半径为渐开线在点的滚动角,在里齿廓是以轮齿中心线为轴对称来图直角坐标系下渐开线轮廓图旋转后的坐标进行建模的所以需要对式中的坐标进行转换后收稿日期〕一一【基金项目〕湖北省重点实验室开放基金重点项目。。〔作者简介〕刘哲一,男,湖北黄石人,武汉理工大学硕士研究生,研究方向机械制造及其自动化湖北工业大学学报年第期又由渐开线标准圆柱齿轮基本尺寸计算公式可基于的有限元分析“一‘,‘’、。计算齿轮运转过程中齿面应力分布一粤、阴之少乙定义材料属性及网格单元类
5、型进行惯性、,式中为齿厚为模数为分度圆半径为齿力的静力分析必须定义材料属性在本文中选择弹。、,,数分度圆上压力角将式代人式可性模量为泊松比为密度为的,得〔,材料又由于是平面应力问题所以选用四节点四边一‘形板单元并选择厚度为采用智能网一一一音一,一格划分工具对齿面进行网格划分选择划分单元分。一一数为二。,又,定义边界条件并求解建立有限元模型后,一‘,,,音一一一一一就需要定义分析类型和施加边界条件及载荷然后求解本实例中所受载荷为转速形成的汀。一一离心力,位移边界条件将内孔边缘节点的周向唯一二。固定求解结果见图图由本式
6、可计算出渐开线齿廓上各点坐标实例,模数,齿数例如一标准压力角以齿宽一的一个标准圆柱直齿齿轮,,按,可以得将参数代入到式中照一定角度间隔到各关键点坐标如图勒“,、,,、勒,。,二。,。七,“,为,“,。,,一“。二,,一“,图齿廓关键点坐标列表,应用上面求得的关键点通过的样条曲线功能建立齿廓曲线通过镜像命令生成完整单,个轮齿然后将生成的轮齿在柱坐标下沿圆周复制阵列再将生成的齿圈和齿面运用布尔加运算使其成为完整的齿轮面最后运用拉伸命令将其拉伸生成齿轮实体见图图在中建立的齿轮模型第卷第期刘哲等基于的渐开线齿轮建模和有限元
7、分析,通过以上分析可以看出在高速旋转的齿轮泵中,由于旋转引起的齿轮的应力和变形都很小结语啮合齿轮的接触应力分析在有,定义网格单元类型及接触对材料属性与限元分析里建立比较精确的模,型上例中相同由于要分析平面应变和轴对称问题选是渐开线齿轮应力分析中一个难题通过计算机,语言进行编择四节点四边形板单元并在单元行为程直接生成模型对于初学者来说也是很方式中选择平面应变网格单元划分后,选择两个齿困难的本文中提到的方法在一定程度上简化了建,轮齿廓上可能接触的两条线定义接触对模过程在进行应力应变计算后证明所创定义边界条件并求解本例中
8、载荷为第一建的模型是比较精确的个齿轮,的转角位移位移边界条件是第一个齿轮内孔边缘节点的径向唯一固定,另一个齿轮内孔边缘节点的各个方向唯一固定求解结果见图〔参考文献〕户一﹂︸门飞郑,吴克坚机械原理北京高等教育出版文纬社,王友林,于青,姜英齿轮轮齿齿廓渐开线的实用直角坐标方程研究机械传动,,一巨〕胡仁喜,王庆五机械设计高级应用实例图接触应力,「北京机械工业出版社
