平地机后桥齿轮的有限元仿真与失效分析.pdf

《平地机后桥齿轮的有限元仿真与失效分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、RMCM燃～。⋯平地机后桥齿轮的有限元仿真与失效分析FiniteElementSimulationandFailureAnalysisofRearAxleGearsinMotorGrader吴鸿雁，张国胜，邢全青WUHong—yan，ZHANGGuo—sheng，XINGQuan—qing天津工程机械研究院，天津300409TianjinResearchInstituteofConstructionMachinery，Tianjin300409，China【摘要】利用Pr0／E软件构建了PY160平地机后桥齿轮的精

2、确模型，并进行装配。将简化后的装配模型导~．ANSYS软件中，建立起非线性接触分析的有限元模型。通过有限元分析，得出后桥输出齿轮齿根最大弯曲应力、轮齿最大接触应力和轮齿在多个啮合位置的应力分布云图，在此基础上对齿轮失效原因进行分析，结果可为齿轮的寿命预估提供参考【Abstract】AprecisemodelofrearaxlegearinPY160motorgraderwasestablishedwithPro／Eandassembled，whichwasthensimplifiedandimportedtoANS

3、YS，andthefiniteelementmodelfornon．1inearcontactanalysiswasestablished．Bymeansofthefiniteelementanalysis，themaximumbendingstressma×imumtoothcontactstressandthetoothstresscontoursofrearaxledrivengearwereobtained，basedonwhichthefailureanalysiswascarriedout，whichp

4、rovidesreferenceforservicelifeassessofgear．【关键词】斜齿轮；精确建模；有限元；轮齿接触【Keywords】helicalgear；precisemodeling；finiteelement；toothcontact中图分类号：U415．51文献标志码：B文章编号：1000-033X(2012)03-0078—040引言1齿轮模型的建立在再制造过程中．当笔者单位对一台使用了5年的1．1齿形分析PYl60平地机进行拆解时，发现其副变速器中后桥输出平地机的后桥输出齿轮为斜齿圆柱

5、齿轮．其齿廓曲齿轮发生了较为严重的点蚀，并有一轮齿局部折断。齿轮面为一渐开线螺旋面。该螺旋面与垂直于齿轮轴线的截为斜齿圆柱齿轮，其材料为20CrMnTi，技术要求表面渗碳面的交线是渐开线。与分度圆柱面以及和分度圆柱面同淬火HRC58～64．深度为0．8～1．3mm，芯部硬度为HRC30～轴线的任一圆柱面的交线均为螺旋线，相当于沿一条螺45为了分析其失效原因．需对其传动过程中所受应力情旋线排列的无数条渐开线形成的曲面_1_。所以建模的关况进行分析。键在于确定精确的渐开线齿廓、螺旋线和齿根过渡曲线。传统公式计算齿面接触

6、应力和齿根弯曲应力是近似图1所示为斜齿轮在分度圆柱面上的展开图。展开后计算，且计算出的单个应力值不能对应到具体发生在轮其螺旋齿形线成为一条斜直线，该直线与齿轮轴线之间齿的某个位置．不能反映整个轮齿的应力分布。对齿轮进的夹角为分度圆柱上的螺旋角，用表示。图中P。为齿轮行接触有限元分析，较好地模拟了齿轮实际啮合状态，得的端面齿距，P为法面齿距，曰为轮齿宽度，d为齿轮分度到的齿根弯曲应力更准确．并能反映整个轮齿的应力分圆直径。以齿轮轴线为z轴，轴线与轮齿端面的交点为原布状况，据此能更好地分析轮齿失效的原因，并对齿轮进点0

7、，轴过图中的E点，建立坐标系O-xyz，螺旋齿形线EF行寿命预估。在坐标系0一xyz中的参数方程为RMCM茇。。⋯山的圆柱面。用已建立的齿形线修剪圆柱面，以被切出的圆置为“3D”。最后在Pro／E安装信息对话框中输入其安装路柱面的边作为齿廓扫描轨迹。径，完成ANSYS与Pro／E的界面设置[。连接完成后打开1．2．4齿轮三维实体的生成Pm／E软件，其界面中出现下拉菜单“ANSYS10．0”．表明先用实体创建命令生成齿轮轮坯，其外径为齿顶圆已将ANSYS集成在Pro，E中了。在Pm／E中完成建模后．直直径。以创建的齿

8、槽轮廓z为截面，以上面分度圆柱面接点击该下拉菜单中的“ANSYSGeom”，系统自动打开被剪切的边做原始轨迹。做“可变截面扫描”对齿轮轮坯ANSYS~．件，并将当前模型导入其中。进行材料切除，剖面控制选择“恒定法向”，水平垂直选“垂直于曲面”。另外在选项中还要选“恒定剖面”，使截面3有限元分析的形状在沿轨迹扫描的过程中保持不变．而只是沿分度圆上螺旋线变换角度