基于APDL语言的螺旋齿轮参数化精确建模.pdf

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1、．41·基于APDL语言的螺旋齿轮参数化精确建模邱玉江(南阳理工学院机电工程系，河南南阳473004)摘要：本文研究了渐开线圆柱螺旋齿轮的参数化有限模型的建立方法。通过采用对话框实现外部参数控制，记录点线面等参数实现内部参数控制及自下而上、等分齿体、旋转复制的建模方法，实现了基于APDL语言的参数化建模，并进行了有限分析。结果表明：该方法建立的有F~-TL模型具有几何形状精确，单元形状规则，计算准确的特点，具有独立图元的性质，可以实现任意螺旋齿轮建模。关键词：APDL语言螺旋齿轮参数化有限元分析中图分类号：TH123文献标识码：A文章编号：I(1Y2—6886(

2、2011)06—0041—04ParameterizationExactModelingofHelixGearsBasedonAPDLQiUYujiangAbstract：EstablishingmethodofFEmodelofinvolutecylindricalhelixgearsisstudiedinthepaper．Bydefiningthedialoguetocontrolextemalparameter．recordingtheparametersgeneratedintheprocessofestablishingmodel(suchpoint，

3、lineandareaete．)tocontrolinternalparatmeters，andadoptingthemethodsoffromdowntoup，divisionhelixgears，revolutioncopytoestablishmodel，itstheparameterizationmodelisrealizedbyAPDL，basedonthat，doFEanalysis．TheresultsshowthattheFEmodelestablishedbythemethodhavethecharacterofexactgeometry，re

4、gularelement，individualgraphunit，accuracycalculation，andcanestablisharbitraryhelixgems．Keywords：APDL；helixgears；parameterization；FEanalysisANSYS是一个广泛用于多行业的以有限元为基础的式中：0：(1T+4xtana)／(2Z)+inva—inva；大型通用CAE软件。而APDL语言，即ANSYS参数化设KrcosoLr—计语言，是一种解释f生语言，提供了一般程序语言的功能。COSOL利用该语言与宏技术组织管理ANSYS的有

5、限元分析命z一为齿轮齿数；令，就可以实现交互式参数化的有限元模型的建立。一为分度圆压力角；d一为渐开线上任一点压力角，取值范围应从齿根1渐开线圆柱螺旋齿轮的几何特征过度曲线与渐开线的交点压力角到齿顶圆压力角。由机械原理知识可知，渐2)齿根过渡曲线及其位置j开线圆柱齿轮的端面齿廓主齿轮过渡曲线不参与齿轮的啮合运动，但是它对齿要包括如图1所示齿根圆1、‘1l轮的弯曲强度具有重要意义。为了准确地了解实际工况下齿根过渡曲线2，端面渐开线3齿轮的应力、应变和位移的状况，并进一步对齿轮的承载和齿顶圆4等四部分曲线。能力与疲劳强度做出比较科学的判断，有必要做出比较精其外，还包

6、含渐开线3的发生确的实际齿廓，从而必须准确地确定过渡曲线方程。而齿圆即基圆和用来计算几何尺根过渡曲线取决于所用刀具的齿顶形状。当采用齿条型刀寸的分度圆。具加工齿轮时，如果刀具齿廓的顶部具有两个圆角，按照1)渐开线的极坐标方程啮合原理可推导出其参数方程为：为：f=±(pcos0一r4,)cos'q+(r—h+xm—P—psin0)sinr／【=一(pcos0一)sinr／+(r—h+x,m—P—psin0)cosT／㈩(2)图1齿廓曲线其中，叼=一·42·=(一h，+，np)／(rtan0)法。=(wm／4+h[omtanapcosa)／r(2)完整齿轮齿体的形成

7、方法式中各参数分别为：齿条刀具的齿顶圆弧半径P、齿顶高在建模过程中，可采用先将轮齿等分，生成一个齿的h模数m和变位系数、刀具齿顶高系数h；接触点处有限元模型，然后在沿圆周阵列复制的方式，生成整个齿的压力角，变化范围为Ol～l／2，Ot为刀具压力角。轮的有限元模型。为了减少计算量，提高计算精度，所牛此外，齿轮齿面与各圆柱面的交线为螺旋线，其中与成的网格类型应使用面映射网格和体扫描网格，通过反复分度圆柱相交成形的螺旋线方程为：实验，当螺旋斜齿轮螺旋角比较大时，或齿轮比较宽时，在=rCOS0Y=rsin0Z=(rtanfi)(3)沿轮齿生成扫描网格时，由于齿根过渡圆角

8、尺寸小，很容易出现失败现