有限元分析在齿轮优化中的应用.pdf

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1、·28·有限元分析在齿轮优化中的应用蒋宏春(华北电力大学，河北保定07101．)3)摘要：首先使用Pm／E建立齿轮的参数化模型；之后按传统公式设计出齿轮的参数，生成齿轮模型；然后将齿轮模型导八到ANSYS进行有限元分析，获得精确的齿根弯曲应力；最后对齿轮参数进行更改，重新获取应力并验证强度。通过实例证明，采用传统设计和有限元分析相结合的方法来对齿轮参数进行优化是一种行之有效的方法。关键词：Pro／EANSYS齿轮参数优化中图分类号：TG86文献标识码：A文章编号：1002—6886(2011)06-0028—04

2、GearParametersOptimizationbyPro／EandANSYSJIANGHongchunAbstract：FirstofalI，theparametersot‘gearaledesignedbythetraditionalmethod．Thenthemodelisgeneratedan‘limportedintoANSYS．andthea(',curategearrootstressisgot．Intheel1(I，theparametersofthegeararechangedandthen

3、ews

4、r("ssisgo1．hlthethesiS．thecaseprovedthatitisat~asiblevvay【l1optimizethegearparametersbycombiningthetraditionalmethodalldfinitetie—mentanalysis．Keywords：Pro／E；ANSYS；gearparameter；optimization有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求定的危险截面具有不精确性；由于悬臂梁是指截面尺寸相解。它将求解域看成是由许多称为有限元

5、的小的互连子埘于梁的长度小得多的情况，而齿高相对于轮齿截面来说域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，很短，人人超出材料力学横力弯曲计算的梁的假设范m；然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条根弯【l打应力计算r{J忽略了由载倚F的水平分量F=件)，从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似Fcosa．所产：卜的剪应力和载倚垂直分量F=Fsinc~，所产解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实生的压应的影响(为齿顶力角)。际问题难以得到准确解，而有限尢不仪计算精度高，而且为了弥补上述

6、不足，本文提出通过传统没计公式能适应各种复杂形状，因而成为之，f丁效的工程分析于有限元分析方法相结合的方式来实现齿轮参数的优化没段。经过短短数十年的努力，随着汁算机技术的快速发展计，并通过一个开式直齿圆柱齿轮传动的实例进}r验和普及，有限元方法迅速从结构1二程强度分析汁算扩展到证。首先使用Pro／E建立齿轮的参数化模型，以减少住齿儿乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛轮参数改变时建模的工作量；之后使用齿面接触疲劳强度并且实用高效的数值分析方法。和齿根弯曲疲劳强度的设计公式设计出齿轮的各参数，生齿轮传动

7、是最重要的机械传动之一，齿轮零件具有成齿轮模型；再将齿轮模型导入到ANSYS进行有限几分传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点，应用广泛，传析，狱僻精确的齿根弯曲应力；最后对齿轮参数进行更改，统的齿轮传动的设汁公式仔在多种缺陷。因此通过有限重新获取幢并验证强度，以确保满足强瞍准IJj4为原!J{IJ埘元方法分析确切的齿轮齿根弯曲应力，进一步对齿轮参数齿轮参数进优化．．进行优化具有重要的实际意义。2参数化建模1齿轮优化设计的主要思路参数化模是近年米发展迅速的一种先进造技传统的齿轮没计方法是按根弯曲应力和齿面接触术，

8、叮使校设率得7i}Srf7火提岛、J核心思想足：利H】多应力的公式实现，存在许多问题：在齿根弯曲应力汁算『f】，组参数躯动岑部件的特尺寸和f置于以完成零部件虽然分5Jl~Jl入齿彤系数、应力集中系数来修：iFi~h于轮齿截的t维建模，通过"参数的同呲戗实现对三维模型的重面形状和齿根过渡曲线网角造成的应力集中对轮建或修改多种软什邴f观参数化建馍Pro／E应力的影响，但汁算}仍带有很大的近似I~ti；30。切线法确足被广泛使用的c优秀软件．：为新-f0，IlI1l造，·29·系统，它有强大的_t维建模功能和二-次Jf

9、发丁具，其设计时，需要添加齿根角}}I1线，半径为“0．38Xm”思想先进。Pro／E提出的单一数据库、参数化、基于特征、(6)阵列轮齿全相关的概念改变了机械CAD／CAE／CAM的传统观念，将上⋯步创建这种全新的概念已成为当今世界机械领域的新标准。的轮齿进行阵列，在Pro／E实现齿轮参数化建模的过程如下：完成齿轮的幕木外(1)建立参数和关系形。加入关系式我们要建立如下的