基于ANSYS的复合材料齿轮的有限元分析.pdf

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1、第５８卷第３期武汉大学学报（理学版）Ｖｏｌ．５８Ｎｏ．３２０１２年６月Ｊ．ＷｕｈａｎＵｎｉｖ．（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄ．）Ｊｕｎｅ２０１２，２１５～２２０文章编号：１６７１－８８３６（２０１２）０３－０２１５－０６基于ＡＮＳＹＳ的复合材料齿轮的有限元分析王翔，黄威，李进（武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉４３００７０）摘要：为了提高复合材料齿轮的承载能力，需对其进行设计和分析．通过Ｐｒｏ／Ｅ软件实现对直齿圆柱

2、轮的参数化建模，并将三维模型导入到有限元软件ＡＮＳＹＳ中，然后采用模压成型工艺，制备短切玻璃纤维增强的酚醛环氧复合材料板，以其力学性能作为设计参数，通过有限元软件对复合材料齿轮在一定载荷条件下的应力分布状态进行了分析．研究结果表明，键槽与啮合轮齿的相对位置会影响复合材料齿轮的应力分布状况，齿顶和齿根最大压缩应力与输入载荷呈线性关系，而齿根最大拉伸应力与输入载荷关系曲线中出现一段平台区．通过对ＢＭＣ复合材料齿轮的静力学分析，为复合材料齿轮的改进设计提供一种实用的方法．关键词：复合材料齿轮；团状模塑料（ＢＭＣ）；参

3、数化建模；ＡＮＳＹＳ；静力学分析中图分类号：ＴＨ１２３；ＴＨ１４５文献标识码：ＡＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＧｅａｒＢａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳＷＡＮＧＸｉａｎｇ，ＨＵＡＮＧＷｅｉ，ＬＩＪｉｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｃｏｍｐｏｓ

4、ｉｔｅｇｅａｒｓ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙ．ＵｓｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂｅｔｗｅｅｎＰｒｏ／ＥａｎｄＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ，ａ３ＤｐａｒａｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｏｆｉｎｖｏｌｕｔｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｓｐｕｒｇｅａｒｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎＰｒｏ／ＥｉｓｉｎｐｕｔｔｅｄｉｎｔｏＡＮＳＹＳ．Ｓｈｏｒｔｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎ／ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎｂｕｌｋｍｏｕｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄ（ＢＭＣ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｐｒ

5、ｅｐａｒｅｄｂｙｈｏｔｐｒｅｓｓｍｏｕｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｔｈｅｉｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄａｓｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｕｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｅａｒｍａｄｅｏｆｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎ／ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎＢＭＣｕｎｄｅｒａｃｅｒｔａｉｎｌｏａｄｉｓｍａｄｅｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

6、ｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｅａｒｗａｓｇｒｅａｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｋｅｙｗａｙａｎｄｌｏａｄｅｄｔｅｅｔｈ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｔｅｅｔｈｔｉｐａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｔｅｅｔｈｒｏｏｔｗａｓｎｅａｒｌｙｌｉｎｅａｒｗｉｔｈｔｈｅｉｎｐｕｔｌｏａｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ａｐｌａｔｆｏｒｍａｐｐｅａｒｅｄｉｎｔｈｅｄｉａｇｒａｍｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｔｅｎｓｉｌ

7、ｅｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｔｅｅｔｈｒｏｏｔａｎｄｔｈｅｉｎｐｕｔｌｏａｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｉｎｔｈｉｓｅｓｓａｙ，ａｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｅａｒｓｄｅｓｉｇｎｗｅｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｅａｒｓ；ＢＭＣ（ｂｕｌｋｍｏｕｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄ）；ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇ；ＡＮＳＹＳ；ｓｔａｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ［１］齿轮相比，复合材料齿轮具有质轻、降噪、成本低、０引言［２］［３］［

8、４］设计简单、自润滑、自修复、耐腐蚀，不需要二［２］次加工等优点，生产效率高，便于大批量生产，可齿轮传动是现代机械中最常见的一种传动机构，广泛应用于各种减速器、机床传动装置及车辆广泛应用在酸、碱以及湿热环境的各种化工设备中．［５］的变速箱等，在机械传动中占有重要的地位．近年另外，复合材料的抗冲击强度和抗疲劳强度高，在［６］来，随着高分子材料的迅速发展，聚合物作为一种新交通运输和航空航天