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1、·機(jī)械制造與研究·郭忠，等·基于APDL的漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪參數(shù)化精確建?；贏PDL的漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪參數(shù)化精確建模郭忠，張艷冬(遼寧工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧錦州121001)摘要：分析了齒輪過(guò)渡曲線，建立了精確齒廓的參數(shù)化模型；運(yùn)用ANSYS的APDL語(yǔ)言，編制齒輪建模的宏文件，并在ANSYS的菜單中添加了齒輪建模項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)了漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的參數(shù)化精確建模。關(guān)鍵詞：參數(shù)化建模；APDL；漸開(kāi)線；精確齒廓中圖分類號(hào)：TH132．4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：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外嚙合時(shí)齒廓起始點(diǎn)位置計(jì)算0引
4、言如圖1所示，P點(diǎn)為分度圓與齒輪垂直于齒條的中心線交點(diǎn)，齒條的基準(zhǔn)線(中線)的移動(dòng)距離為(hand一)從諸多文獻(xiàn)可以看到有限元分析的前處理非常關(guān)鍵，m，(式中hen為齒頂高系數(shù)，為法向變位系數(shù)，m為法占有限元分析時(shí)間的60％以上，前處理解決的順利、模型向模數(shù)，嚙合角用ott)。建立的合理，可加快計(jì)算速度及提高計(jì)算精度。由于漸開(kāi)線齒輪的形狀比較復(fù)雜，人們一般借助于CAD軟件，0如：UG，Pro／E，CATIA，l—DEAS等進(jìn)行建模，然后利用CAD和ANSYS之問(wèn)的交換接口，將模型以IGES，SAT等圖形
5、數(shù)據(jù)格式導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行受力分析。這種做法雖然便于建模，但由于數(shù)據(jù)的兼容性等問(wèn)題，往往會(huì)給后續(xù)的有限元分析帶來(lái)眾多問(wèn)題。對(duì)于齒輪過(guò)渡曲線模型很多文獻(xiàn)都尚未建立。因此，文中分析了齒輪過(guò)渡曲線，建立了精確齒廓的參數(shù)化模型。以此為基礎(chǔ)在ANSYS環(huán)境下對(duì)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪進(jìn)行建模，這樣不僅可以方便地對(duì)齒輪的模型進(jìn)行控制及網(wǎng)格化分，而且避免了模型導(dǎo)入時(shí)產(chǎn)生的誤差。并運(yùn)用ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL對(duì)其實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化圖I齒輪與齒條嚙合建模，避免了建模的重復(fù)勞動(dòng)，不僅提高了建模效率，而且為后續(xù)分析提供了方便。外
6、嚙合齒輪的齒廓漸開(kāi)線(即齒條型刀具加工生成漸開(kāi)線)的起始點(diǎn)圓半徑0。F。1齒輪的參數(shù)化模型分析FNl=PⅣl—FP=r61tana一(han一)m／sineIrc=0lF={[r6ltane一(hen一)m／sine]+對(duì)齒輪漸開(kāi)線及其過(guò)渡曲線進(jìn)行了研究討論，并給出2105rblf了直角坐標(biāo)系中的曲線方程。對(duì)于漸開(kāi)線和過(guò)渡曲線的注：1)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪：Ot=20。；交點(diǎn)，給出了計(jì)算公式，并給出了它們的起點(diǎn)和終點(diǎn)的范2)變位齒輪：Ol=arcos(rbl／0lP)=arcos[rbl／(rl圍，由此建立了齒
7、廓精確模型。+xm)]。作者簡(jiǎn)介：郭忠(1982一)，男，河南信陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助與設(shè)計(jì)。MachineBuilding8Automation，Jun2010．39(3)：33～36·33··機(jī)械制造與研究·郭忠，等·基于APDL的漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪參數(shù)化精確建模即1)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪：，℃=[(ltant~t—hanm／sina)1．2．2過(guò)渡曲線方程+r6l齒輪的過(guò)渡曲線不參與齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)，但是它對(duì)齒2)變位齒輪：rc=l[r6ltant~一(han一)m／sina]輪的彎曲強(qiáng)度具
8、有重要意義。為了準(zhǔn)確地了解實(shí)際工況+r6l。下齒輪的應(yīng)力、應(yīng)變和位移的狀況，并進(jìn)一步對(duì)齒輪的承載能力與疲勞強(qiáng)度做出比較科學(xué)的判斷，有必要做出比較1。2漸開(kāi)線齒輪的齒廓曲線方程精確的實(shí)際齒廓，從而必須準(zhǔn)確地確定過(guò)渡曲線方程。有如圖2所示，齒輪的齒廓曲線一般由3段曲線組成：很多文獻(xiàn)在分析齒輪強(qiáng)度和輪齒的彈性變形時(shí)，都采用圓AB是刀具齒廓直線部分包絡(luò)的漸開(kāi)線，Bc是齒根過(guò)渡曲弧代替過(guò)渡曲線。而Dolan與Broghammer，Jacobson等人
