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1、基于參數(shù)化的斜齒輪副接觸應(yīng)力分析吳斌，葛文杰(西北工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院，陜西西安710072)FiniteElementAnalysisofHelicalGear’SContactStressBasedonParameterizationwUBin，GEWen—ji(SchoolofMechatronics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)摘要：以提高齒輪建模和分析效率為目標(biāo)，基于目前，齒輪建模大多采用三維CAD軟件，例如APDL語言對有限元軟件ANSYS進行二
2、次開發(fā)，Pro／El1]，Solidworks~等，利用其與有限元軟件建立了一對斜齒輪副參數(shù)化建模程序，對該齒輪副的接口，例如ANSYS，將齒輪副幾何數(shù)據(jù)導(dǎo)人AN—進行接觸應(yīng)力分析，獲得了齒面接觸應(yīng)力和齒根彎SYS進行分析]，即傳統(tǒng)CAD／CAE分析方法。曲應(yīng)力分布規(guī)律，通過與傳統(tǒng)CAD／CAE齒輪分析這種方法雖然能夠滿足建模精度和分析要求，但建方法對比，驗證了該方法在齒輪建模和有限元分析模和分析是在2個軟件里分別進行，因此，降低了工中具有相同精度的同時，能夠提高分析效率。作效率。而本文利用ANSYS的二次開發(fā)模塊和關(guān)鍵詞：APDL
3、；斜齒輪；參數(shù)化；接觸應(yīng)力分析APDL語言，開發(fā)了齒輪建模通用界面[6；并進行中圖分類號：TH132了綜合分析和對比l8]。文獻標(biāo)識碼：A1齒輪副模型的建立文章編號：1001—2257(2011)05—0022—03Abstract：Inordertoimprovetheefficiencyof采用自底向上的方法建立斜齒輪副的參數(shù)化模thegear’Smodelingandanalysis，aparametric型，即將齒輪漸開線和齒根過渡圓弧曲線離散成若modelingprogramofapairofhelicalgearwase
4、s—干節(jié)點，實體建模時，先定義關(guān)鍵點，再由點連成線，tablishedthroughthesecondarydevelopmentof由線組合成面，最后由面組合建立體，由低級到高級ANSYSwithAPDL．Thenweanalyzedthecontact逐步建立有限元模型。1．1齒輪副基本參數(shù)stressandobtainedthedistributionofthetooth建立斜齒輪副，主動輪左旋，從動輪右旋，齒輪surface’Scontactstressandthetoothroot’Sben—副基本參數(shù)如表1所示。ding
5、stress．Finally，comparedwiththetraditional表1斜齒輪副基本參數(shù)CAD／CAEmethod，itvalidatedthatthismethodhadthesameaccuracyingear’Smodelingandfiniteelementanalysis，butitwasmoreefficient．Keywords：APDL；helicalgear；parametric；contactstressanalysisO引言齒輪傳動以其優(yōu)越的傳動性能，在航空航天、車輛、工程機械、機床和輕工業(yè)等領(lǐng)域
6、獲得了廣泛的應(yīng)用。為了更好地對齒輪傳動進行設(shè)計和分析，虛擬樣機技術(shù)和有限元方法相結(jié)合成為研究齒輪傳動的趨勢。1．2ANSYS二次開發(fā)界面設(shè)計收稿日期：2010—12—20利用ANSYS二次開發(fā)模塊設(shè)置用戶自定義的··22·《機械與電子))2011(5)于分交互界面，可方便地給齒輪參數(shù)賦值，以快速實現(xiàn)參起來即為圓柱螺旋線。利用這些線生成相應(yīng)曲面，數(shù)化建模。二次開發(fā)界面如圖1所示。即完成單個輪齒的所有曲面的創(chuàng)建。最后，利用VA命令生成單個輪齒的實體模型。1．c恤n越。fc。．．-哪?■●“．tl●l對于輪齒副的靜態(tài)接觸分析，一般只取參與
7、嚙}圭l姍·矗Pl洼一壓辦thPI合的一部分輪齒進行分析，在每對齒輪嚙合處建立i．zlPIA^．1}％tA——]∞＆景蠹．h[—]多齒模型。所編寫的程序是通過給變量』＼，賦值來●峨幡Dl·-·-·—--—--一I主帥灃誣．lIl543II控制輪齒的對數(shù)，本文建立的模型為5齒模型，則令鋤期i暮lI：M1I且動乾內(nèi)孔豐畦．盯IN的值為5。使用VGEN命令對單齒模型進行周瓣HP巧I簿黌■中．^l口}惜}向陣列復(fù)制、相加即可得到齒輪副完整的實體接觸竺．11i分析模型。以上建立的實體模型并不參與有限元分圖1ANSYS二次開發(fā)界面析，必須將其轉(zhuǎn)
8、化為能夠直接計算的有限元模型，即1．3齒輪漸開線節(jié)點坐標(biāo)提取網(wǎng)格劃分。斜齒輪類似于柱狀模型，適宜采用掃掠斜齒輪齒廓為平面漸開線，其極坐標(biāo)方程為：網(wǎng)格劃分方式對齒輪對進行網(wǎng)格劃分。有限元接觸分析模型如圖2所示。／一cO(1)l0K—ta
