基于ANSYS∕FE-SAFE的齿轮弯曲疲劳仿真分析.pdf

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1、第26卷第3期机电产品开发与钐J辫V01．26，No．3垫!璺皇曼旦坐型!!!竺!垦墅!竺!竺兰竺竺!塑!!苎型竺型!堂!型!竺坐Z：!丝!呈文章缩号：1002—6673(2013)03-086-03基于ANSYS／FE—SAFE的齿轮弯曲疲劳仿真分析常思伟1，赵向飞2，王宝超2，刘红旗2，同建辉3(1．太原重型机械集团齿轮分公司技术科，山西太原063624；2．机械科学研究院中机生产力促进中一fi,，北京100044；3．天津振世机电设备有限公司，天津300230)摘要：为快速测定齿轮的弯曲疲劳极限．采用ansys的APDL

2、语言建立有限元模型进行齿根应力计算机仿真分析，再使用局部应力一应变分析理论，按照累积损伤理论和雨流计数法则，应用ANSYS／FE-SAFE软件对齿振进行弯曲疲劳寿命仿真分析。结果表明仿真获得的弯曲疲劳极限比试验结果高6％，可以满足工程需求。关键词：计算机仿真；、齿轮；弯曲疲劳；有限元模型；ANSYs／FE—sAFE中图分类号：THl32文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2013．03．037FatigueAnalysisandSimulationofGearBasedonANSYS／FE—

3、—SAFECHANGSi-Weil，ZHA0Xiang-Fei2，WANGBao-Cha02，LIUHong-QP，TONG西虮一Hui3(1．TaiyuanHeavyMachineryGroupCo．，Ltd，，TaiyuanShanxi063624，China；2．ChinaProductivityCenterforMachinery，ChinaAcademyofMachineryScienceandTechnology，Beijing100044，China；3．TianjinZhenshiMachillewandEle

4、ctricalEquipmentCo．，Ltd．，Ti砌in300230，China)Abstract：Todeterminethegearben如gfatiguelimitrapidly，afiniteelementmodelwasfoundedbyAPDLtOanalyzethetoothrootbendingstressthroughcomputersimulation．Simulationana蛳isofthetoothrootbendingfatiguelifewasanalyzedbyANSYS／FE—SAFEso

5、ftware．accordingtOthelocalstress-strainanalysistheory，cumulativedamagetheoryandrainflowcoundngrule．Theresultsshowthatt}lebendingfatiguelimitobtainedbysimulationis6％higherthanthetestresults．whichCallmeettheprojectneeds．Keywords：computersimulation；gear；bendingfatigue；

6、firfiteelementmodel：ANSYS／FE—SAFEsoftware0引言齿轮是机械装备中大量使用的关键基础构件，具有传动比准确、运动可靠、传动效率高、机构紧凑等优：点。在传递动力为主的场合，仍然具有不可替代的地l位．如风电机组、航空、高速列车等领域。因此齿轮是决定机械装备使用寿命的重要因素之一，其主要失效模式为齿根弯曲疲劳和齿面接触疲劳Il】。其中，弯曲疲劳破坏是常见的破坏形式，主要发生在齿根部位闭。轮齿在载荷作用下．其根部所产生的弯曲应力最大，且齿根过渡圆角及加工刀痕处处有应力集中，在交变应力反复作用下．齿根

7、处将产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致轮齿弯曲疲劳折断翻。一般采用单齿弯曲疲劳试验来测试齿轮的弯曲疲劳极限．但该试验需要有一定的数据积累和花费较长的时间进行试验嗍。对于工程需求而言，过长的试验时间磊鬲五丽五i———一基金项目：国家科技支撑计划项目(2012BAH08F01)作者简介：常思伟(1959一)，男，工程师。研究方向：齿轮设·计：赵向飞(1984一)，男，博士生。研究方向：机械传动。86会造成工期的延长和成本的增加，因此寻求一种测定齿轮弯曲疲劳极限的方法是必要的。为满足上述要求，本文先采用Ansys的APDL语言建立有限元模型

8、进行齿根应力仿真分析，然后将模型导人FE—SAFE软件对齿根进行弯曲疲劳寿命仿真分析。并将结果与以往试验结果进行比较，表明该方法可以满足工程需求，大大缩短研制成本和产品开发周期。1渐开线齿轮齿根弯曲应力仿真分析仿真齿轮参数如表1表示，该齿轮由滚刀加工，刀顶圆角半径0．38m，