基于APDL的渐开线直齿圆柱齿轮参数化精确建模.pdf

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1、·机械制造与研究·郭忠，等·基于APDL的渐开线直齿圆柱齿轮参数化精确建模基于APDL的渐开线直齿圆柱齿轮参数化精确建模郭忠，张艳冬(辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁锦州121001)摘要：分析了齿轮过渡曲线，建立了精确齿廓的参数化模型；运用ANSYS的APDL语言，编制齿轮建模的宏文件，并在ANSYS的菜单中添加了齿轮建模项，实现了渐开线直齿圆柱齿轮的参数化精确建模。关键词：参数化建模；APDL；渐开线；精确齿廓中图分类号：TH132．4文献标志码：B文章编号：1671-5276(2010)03

2、-0033-04ParameterizationPreciseModelingofInvolutesSpurGearBasedonAPDLGUOZhong，ZHANGYan—dong(MechanicalEngineering＆AutomaticallyCollege，LiaoningUniversityofTechnology，Jinzhou121001，China)Abstract：Thispaperanalyzestransitioncurveofgearandbuildsparametricmo

3、delingofprecisegearprofile．ANSYSParametricDesignLanguage(APDL)isusedtodevelopthemacrofileandthemenuandtoachievetheParameterizationprecisemodelingofthestandardinvolutespurgear．Keywords：parametricmodeling；APDL；involutes；precisegearprofile1．1外啮合时齿廓起始点位置计算0引

4、言如图1所示，P点为分度圆与齿轮垂直于齿条的中心线交点，齿条的基准线(中线)的移动距离为(hand一)从诸多文献可以看到有限元分析的前处理非常关键，m，(式中hen为齿顶高系数，为法向变位系数，m为法占有限元分析时间的60％以上，前处理解决的顺利、模型向模数，啮合角用ott)。建立的合理，可加快计算速度及提高计算精度。由于渐开线齿轮的形状比较复杂，人们一般借助于CAD软件，0如：UG，Pro／E，CATIA，l—DEAS等进行建模，然后利用CAD和ANSYS之问的交换接口，将模型以IGES，SAT等图形

5、数据格式导入ANSYS进行受力分析。这种做法虽然便于建模，但由于数据的兼容性等问题，往往会给后续的有限元分析带来众多问题。对于齿轮过渡曲线模型很多文献都尚未建立。因此，文中分析了齿轮过渡曲线，建立了精确齿廓的参数化模型。以此为基础在ANSYS环境下对渐开线直齿圆柱齿轮进行建模，这样不仅可以方便地对齿轮的模型进行控制及网格化分，而且避免了模型导入时产生的误差。并运用ANSYS参数化设计语言APDL对其实现了参数化图I齿轮与齿条啮合建模，避免了建模的重复劳动，不仅提高了建模效率，而且为后续分析提供了方便。外

6、啮合齿轮的齿廓渐开线(即齿条型刀具加工生成渐开线)的起始点圆半径0。F。1齿轮的参数化模型分析FNl=PⅣl—FP=r61tana一(han一)m／sineIrc=0lF={[r6ltane一(hen一)m／sine]+对齿轮渐开线及其过渡曲线进行了研究讨论，并给出2105rblf了直角坐标系中的曲线方程。对于渐开线和过渡曲线的注：1)对于标准齿轮：Ot=20。；交点，给出了计算公式，并给出了它们的起点和终点的范2)变位齿轮：Ol=arcos(rbl／0lP)=arcos[rbl／(rl围，由此建立了齿

7、廓精确模型。+xm)]。作者简介：郭忠(1982一)，男，河南信阳人，硕士研究生，研究方向为计算机辅助与设计。MachineBuilding8Automation，Jun2010．39(3)：33～36·33··机械制造与研究·郭忠，等·基于APDL的渐开线直齿圆柱齿轮参数化精确建模即1)对于标准齿轮：，℃=[(ltant~t—hanm／sina)1．2．2过渡曲线方程+r6l齿轮的过渡曲线不参与齿轮的啮合运动，但是它对齿2)变位齿轮：rc=l[r6ltant~一(han一)m／sina]轮的弯曲强度具

8、有重要意义。为了准确地了解实际工况+r6l。下齿轮的应力、应变和位移的状况，并进一步对齿轮的承载能力与疲劳强度做出比较科学的判断，有必要做出比较1。2渐开线齿轮的齿廓曲线方程精确的实际齿廓，从而必须准确地确定过渡曲线方程。有如图2所示，齿轮的齿廓曲线一般由3段曲线组成：很多文献在分析齿轮强度和轮齿的弹性变形时，都采用圆AB是刀具齿廓直线部分包络的渐开线，Bc是齿根过渡曲弧代替过渡曲线。而Dolan与Broghammer，Jacobson等人