基于ANSYS Workbench对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命分析.pdf

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1、·18·基于ANSYSWorkbench对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命分析孙志莹。曾红(辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁锦州121000)摘要：基于三维造型软件Pr0／ENGINEER对直齿圆柱齿轮参数化数学模型的建毒，：通过利用Pro／ENGINEER-~．A．Workbench的无缝连接接口，将齿轮数学模型导入到有限元分析软件ASYsWorkbenchq-。在ANSYSWorkbench环境下lll设置齿轮的工况对齿轮进行接触分析，再设定齿轮的材料属性及材料的S—N曲线，对齿轮接触疲劳寿命进行分析，获取一齿轮在此工

2、况下的接触疲劳寿命，对齿轮寿命有合理的预测。。关键词：齿轮ANsYSWorkbench静力学疲劳寿命lll。。毒一_中图分类号：1H132．41文献标识码：A文章编号：1002—6886(2o11)O2-0018~-．03薯I_lTheContactFatigueLifeoftheSpurGefll-BasedOHANSYSWorkbenchSUNZhiying，ZENGHongAbstract：Theparametricmathematicalmodelofaspurgearisestablishedbasedontheth

3、ree—dimensionalmodelingsoftwarePro／ENGINEER，andusingtheseamlessconnectioninterfaceofPro／ENGINEERandANSYSWorkbench，thegearmodelisimposedintofi—niteelementanalysissoftwareANSYSWorkbench．IntheANSYSWorkbenchEnvironmentthecontactanalysisofgeariscompletedan—dertheconditio

4、ns，andthensetthematerialofthegearsandthematerialS—Ncurvetogetgearcontactfatiguelifeandpredictthelifeofgearreasonablyinthiscondition．Keywords：gear；ANSYSWorkbench；staticstructural；fatiguelife1．1渐开线齿轮齿廓形成0引言渐开线齿轮齿廓的形齿轮机构是最广泛使用的一种传动机构，是机械传成原理如图1直线BK沿一动装置的核心。齿轮的失效往往会造成重大

5、的事故，因此圆周作纯滚动时，直线上任在工程中了解齿轮强度及其疲劳寿命是企业在市场竞争意点K的轨迹，就是该圆中最重要的因素。的渐开线，该圆为渐开线的由于有限元软件中疲劳寿命模块的局限，国内外对基圆，半径为，直线BK称齿轮疲劳寿命分析仅处于实验室试验阶段，而实验设备等为渐开线的发生线，角为其他外界因素对产品疲劳寿命的影响非常大，并且开发和渐开线点的展角。图1渐开线形成原理测试的周期长、成本高。如今随着有限元软件技术的不断渐开线直齿圆柱齿轮成熟，预测产品的寿命能给公司在缩减开发和测试成本、设计的相关参数：缩短投放市场的时间、提高产品

6、使用寿命等方面带来很大(I)齿轮的节圆半径的收益。1rP：×齿数模数：t本文是对直齿圆柱齿轮参数化建模，对齿轮静力学分析，获取齿轮强度和其疲劳寿命，对提高齿轮寿命及设(2)齿轮的基圆半径计满足要求强度及疲劳寿命，具有可靠的理论依据。本文R6=RCOS(X利用三维造型软件Pro／ENGINEER与有限元分析软件(3)齿轮的周节ANSYSWorkbench联合，对齿轮参数化建模，利用两大软P=1r×模数=竹m件的无缝连接接口，对齿轮接触静力学分析，并估算其接(4)节圆齿厚触疲劳寿命。P1渐开线直齿圆柱齿轮参数化建模(5)齿顶圆半径

7、·19·m(z+2h7)利用ANSYSworkbench的双向CAD数据接口实现“——厂结构设计与数据间的协同是其它仿真软件不具备的。由(6)齿根圆半径于Pro／ENGINEER是现今主流的CAD／CAM／CAE软件之m(z一2h：一2c一———一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。并且基于ANSYSWorkbench与Pro／ENGINEER具有比较完整的数(7)基圆齿厚t与基圆齿厚角0据传递连接接口，利用这个接口可以尽量减少数据的丢2[+(1a一)]失，将充分利用这两种软件的优势，使本次分析结果更加可靠。0：tLx将P

8、ro／ENGINEER中创建的一对啮合齿轮导人到r^1TANSYSWorkbench中如图4。(8)基圆压力角0=(360O／z)一01．2在Pro／ENGINEER中创建参数化齿轮Pro／ENGINEER集复杂曲面三维造型、产品装配等功能于一体，它以参数化著称，是参数化技术