直齿圆柱齿轮的三维仿真分析.pdf

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1、·机械研究与应用·2014年第4期(第27卷，总第132期)应用与试验直齿圆柱齿轮的三维仿真分析陈涛(武汉钢铁重工集团有限公司，湖北武汉430080)摘要：介绍了一种运用AutoLisp语言在AutoCad界面下绘制齿轮渐开线齿形的方法，同时利用SolidWorks建立了直齿圆柱齿轮的三维仿真模型，导入ANSYS对其约束部位进行了应力应变分析，客观地拟合了齿轮负载环境一F的力学行为状态。关键词：直齿圆柱齿轮；应力；应变；仿真分析中图分类号：TH123文献标志码：A文章编号：1007—4414(2014)04—0051—033DSimulationAnalysisofSpurGear

2、sCHENTao(WuhanIronandSteelHeavyIndustryCo．，Ltd，WuhanHubei430080，China)Abstract：Inthispaper，byusingAutoLisplanguageinAutoCadinterface，themappingmethodofgearinvolutetooth)rofileisintroduced，atthesametime，the3DsimulationmodelofspurgearsisestablishedbasedonSolidWorks，theANSYSisimpor—tedtoconstrain

3、tthestressandstrainanalysis，themechanicalbehaviorisobjectivelyfittedintheconditionofgearloadcondi—tions．Keywords：straighttoothcylindricalgear；stressandstrain；simulationanalysisO引言m1渐开线直齿轮机构是航空航天、机械制造、国防)军工、电子、生物医疗等工业中生产中应用十分广泛(while(<=mn)的传动装置。建立仿真模型，对其负载下的轮齿疲劳(setqu(：l=stpm)强度和相关联的应力应变进行研究论证，

4、可以预知齿w(sinu)轮在实际工作环境下可能发生的各种不利因素，进而v(COSu)为其设计参数的优化改进提供条件。由于齿轮本身X(一(rbw)(rbUv))是一种参数相对敏感的零部件，因而其严谨的齿廓运Y(+(rbv)(rbUw))行轨迹使得拟合仿真过程变得比较复杂。作者将pt2(1istXY)AutoCad、ANSYS、SolidWorks有机结合，使得整个分)析过程变得更为便捷。同时为了便于量化分析数据，(command”line”ptlpt2””)优化模拟效率，整个分析过程按照传统的渐开线理论(setqptlpt2来进行，忽略齿问摩擦力的影响。m(+1m)1直齿圆柱齿轮模型

5、的建立)1．1绘制齿轮的渐开线)为了更加直观地反应齿轮受力位置，首先在Au—最终所得到的齿形如图1所示。toCad中用AutoLisp语言绘制齿轮的渐开线。渐开线的AutoLisp表达如下：(defunC：inv()(setqcpt(getpoint”thecirclepoint：”)rb(getdistcpt”distancefromcpt：”)stp(getreal”thestepdistance：”)图1直齿圆柱齿轮齿形ptl(1ist0．0rb)n(fix(／pi3．0stp))将图1所示的图形作一个面域，然后在“输出数}收稿日期：2014—06—03作者简介：陈涛(198

6、7一)，男，湖北武汉人，工程师，研究方向：机械设计制造及冶金设备研究。·51·应用与试验2014年第4期(笫27罄，总菊132期)·机械研究与应用·据”的下拉菜单中，将文件类型选定为“sat”保存。1．2在SolidWorks下建立立体模型在SolidWorks下打开“sat—F的齿形文件，在“sat转换”中，选取“IllIll”单位，然后“确定”。按照参数值m=3mm；z=I7；b=35mm；ot=20。的规格建立出对应▲▲齿轮的立体模型如图2。选取其中的一个单齿作为图4单元格划分模型图5单齿约束模型分析模型，如图3所示。．图2三维立体模型图3单齿模型2三维模型的分析图6附轮载衙

7、处理ANSYS因其美观友好的操作界面和简捷的处理技术而被广泛应用于生产实践中工程模型的创建。3分析结果其分析模式一般是首先将被分析体的节点、元素、载3．1节点位移结果荷展开定义，然后对处理结果所表现出来的一些行在主菜单中选择GeneralPostproc／PlotResult／为，如收敛性、误差指数等进行分析。NodalSolu(图示节点解)命令，在随后出现的对话框2．1单元模型分析中首先选取DOFsolution(自由度解)选项，其次选取按步骤导入分析模型图：①运行