基于APDL的漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)化精確建模.pdf

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1、·機械制造與研究·郭忠，等·基于APDL的漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)化精確建?；贏PDL的漸開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)大學機械工程與自動化學院，遼寧錦州121001)摘要：分析了齒輪過渡曲線，建立了精確齒廓的參數(shù)化模型；運用ANSYS的APDL語言，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，實現(xiàn)了漸開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；漸開線；精確齒廓中圖分類號：TH132．4文獻標志碼：B文章編號：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外嚙合時齒廓起始點位置計算0引

4、言如圖1所示，P點為分度圓與齒輪垂直于齒條的中心線交點，齒條的基準線(中線)的移動距離為(hand一)從諸多文獻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，可加快計算速度及提高計算精度。由于漸開線齒輪的形狀比較復雜，人們一般借助于CAD軟件，0如：UG，Pro／E，CATIA，l—DEAS等進行建模，然后利用CAD和ANSYS之問的交換接口，將模型以IGES，SAT等圖形

5、數(shù)據(jù)格式導入ANSYS進行受力分析。這種做法雖然便于建模，但由于數(shù)據(jù)的兼容性等問題，往往會給后續(xù)的有限元分析帶來眾多問題。對于齒輪過渡曲線模型很多文獻都尚未建立。因此，文中分析了齒輪過渡曲線，建立了精確齒廓的參數(shù)化模型。以此為基礎(chǔ)在ANSYS環(huán)境下對漸開線直齒圓柱齒輪進行建模，這樣不僅可以方便地對齒輪的模型進行控制及網(wǎng)格化分，而且避免了模型導入時產(chǎn)生的誤差。并運用ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言APDL對其實現(xiàn)了參數(shù)化圖I齒輪與齒條嚙合建模，避免了建模的重復勞動，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線(即齒條型刀具加工生成漸開線)的起始點圓半徑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]+對齒輪漸開線及其過渡曲線進行了研究討論，并給出2105rblf了直角坐標系中的曲線方程。對于漸開線和過渡曲線的注：1)對于標準齒輪：Ot=20。；交點，給出了計算公式，并給出了它們的起點和終點的范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)]。作者簡介：郭忠(1982一)，男，河南信陽人，碩士研究生，研究方向為計算機輔助與設(shè)計。MachineBuilding8Automation，Jun2010．39(3)：33～36·33··機械制造與研究·郭忠，等·基于APDL的漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)化精確建模即1)對于標準齒輪：，℃=[(ltant~t—hanm／sina)1．2．2過渡曲線方程+r6l齒輪的過渡曲線不參與齒輪的嚙合運動，但是它對齒2)變位齒輪：rc=l[r6ltant~一(han一)m／sina]輪的彎曲強度具

8、有重要意義。為了準確地了解實際工況+r6l。下齒輪的應(yīng)力、應(yīng)變和位移的狀況，并進一步對齒輪的承載能力與疲勞強度做出比較科學的判斷，有必要做出比較1。2漸開線齒輪的齒廓曲線方程精確的實際齒廓，從而必須準確地確定過渡曲線方程。有如圖2所示，齒輪的齒廓曲線一般由3段曲線組成：很多文獻在分析齒輪強度和輪齒的彈性變形時，都采用圓AB是刀具齒廓直線部分包絡(luò)的漸開線，Bc是齒根過渡曲弧代替過渡曲線。而Dolan與Broghammer，Jacobson等人