基于ANSYS的变速器齿轮静力学强度及模态分析.pdf

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1、基于ANSYS的变速器齿轮静力学强度及模态分析口樊学能口刘娜口田晋跃口兰士新口周平1．江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江2120132．总装工程兵科研所江苏无锡214035摘要：在理论计算变速器齿轮强度的基础上，运用ANSYS对一档和高速档齿轮进行静力学分析，通过对变速器齿轮静态弯曲应力的有限元计算，验证其是否满足变速器齿轮强度要求。并利用ANSYS进行模态分析，得到高速档齿轮和齿轮副的固有频率和振型．与变速器齿轮的啮合频率进行比较，避免汽车在高速行驶时发生故障。关键词：ANSYS静态弯曲应力有限元模态分析中图分类号：TH132．41文献标识码：A文章编号：

2、1000—4998(2014)03—0042—05变速器是汽车动力传递的纽带，是汽车传动系统适应求解比较复杂的物体，因而广泛应用于工程分析的重要组成部分。而变速器齿轮结构复杂，齿轮副在啮领域。合过程中，齿轮经常受到载荷的冲击，当齿轮根部的应2重合度计算力值超过材料的强度极限时，齿轮会出现断裂与破坏。因此，建立精准的变速器齿轮系统三维模型．掌握变速本文变速器齿轮采用的是斜齿轮．斜齿轮的重合器齿轮上的应力分布规律和分布特点，可以为提高齿度比直齿轮的大。在进行有限元分析前，必须先计算斜轮使用寿命以及结构的优化奠定良好的基础。齿轮的重合度。判断变速器工作过程中有几个

3、齿参与啮合．以便有效、准确地进行有限元分析。1有限元基本理论斜齿轮重合度由端面重合度和轴向重合度有限元对工程或物理问题的数学模型进行分析的相加得来，其中是按直齿圆柱齿轮的重合度计算公数值计算方法可以概括为3点。式计算得来的，根据机械设计手册得：(1)将一个整体(结构或连续体)的求解域离散为毒[(tan~l-tan)若干个子域(单元)，子域是通过节点组成的，所以节点±(tanrer2一tant~)](1)联结也用于整体求解域。式中：Z为齿轮实际啮合线长度；尸n．为基圆上齿距；(2)相应的每一个子域都有假设函数，整体求解Z。、z2为两齿轮的齿数；⋯O／at2为两

4、齿轮齿顶圆压力域内待求的未知变量都可以通过假设函数分片表示，角；为分度圆压力角(即啮合角)。而在每个单元的各个节点上的未知场函数(或导数)和是斜齿轮倾斜产生的重合度，根据机械手册得：其相对应的插值函数表示各个单元内的近似函数。场函数在联结相邻单元的节点上具有相同的值。这些值s％--等==c2)可以作为求解中的未知量。式中：为端面分度圆齿距；6为齿轮啮合宽度；为(3)有限元求解方程是指场函数节点值的代数或斜齿轮分度圆柱面上的螺旋角；m为斜齿轮法向模者微分方程组，该方程组的建立是根据和原问题数学数；风为斜齿轮基圆柱上的螺旋角。模型等效的变分原理或者加权余量法得到

5、的。并表示根据式(1)、式(2)以及斜齿轮的参数(端面模数、成规范的矩阵形式与相对应的数值以便求解该方程，端面压力角、分度圆直径等)分别计算得出一档齿轮重从而得到原问题的解答。合度=2．13，高速档齿轮重合度=2．3，从计算结果有限元法具有对于各种物理问题的适应性、建立可以看出，斜齿轮重合度2《<3。于严格理论基础的可靠性以及适合计算机实现的高效性等特点，即使在实际工程中被简化的复杂问题，有限3几何模型建立及ANSYS前处理元分析也可以得到该问题的精确解．计算精度高．而且本文只针对工作情况恶劣的一档齿轮副和高速档江苏省农业装备与智能化高技术研究重点实验室项目

6、(编号：BM齿轮副进行静态弯曲应力有限元分析，由于篇幅所限．2009703)这里只说明一档齿轮副的三维模型。收稿13期：2013年9月3．1建立实体模型l圈2014／3机械制造52卷第595期月球车轮腿行星齿轮应力分析及离散优化设计口范同华口孙勇江苏省盐城技师学院机械工程系江苏盐城224000摘要：针对基于二级半转机构的轮腿式月球车，建立其虚拟样机模型，通过典型工况下的动力学仿真获得月球车轮腿机构各齿轮的力学数据。在此基础上，建立轮腿行星机构齿轮的有限元分析模型，并进行了应力分析计算。基于ANSYS参数化设计语言APDL，结合离散优化方法对轮腿行星机构齿轮进

7、行了优化设计。优化后的齿轮不仅满足强度要求．而且质量比原来降低了46％，这为优化月球车轮腿结构提供了一种新的有效途径和方法关键词：月球车直齿圆柱齿轮ANSYS应力离散优化设计中图分类号：TH132．425文献标识码：A文章编号：1000—4998f2014)03—0046—04为了完成月球探测任务，月球车需要具有良好的4：2：1。主轴与跨步杆之间通过两个串联的行星轮系实行走、转向、越障和爬坡等机动性能，这就要求其移动现传递驱动力矩，从而实现跨步杆的“步行”功能。月球系统的零部件必须工作安全可靠且寿命长．同时具有车轮腿机构中的齿轮传动装配关系如图1(a)所示。

8、结构紧凑、体积小与质量轻的特点。基于二级半转机构1．