斜齒輪強(qiáng)度的三維參數(shù)化有限元分析.pdf

1、齒輪傳動(dòng)作為工程中最為常見(jiàn)的傳動(dòng)形式，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核十分必要和重要。但由于影響齒輪強(qiáng)度的因素眾多，齒輪強(qiáng)度計(jì)算衍變?yōu)橐粋€(gè)涉及多學(xué)科的復(fù)雜工程問(wèn)題。本文在研究有限元理論和接觸問(wèn)題算法的基礎(chǔ)上，在ANSYS軟件中基于APDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了漸開(kāi)線斜齒輪“三維建模、網(wǎng)格剖分、載荷施加、求解計(jì)算”的全過(guò)程參數(shù)化，實(shí)現(xiàn)了CAD與CAE的一體化，極大地提高了工程設(shè)計(jì)效率。 本文實(shí)現(xiàn)了斜齒輪的三維參數(shù)化精確建模。盡管很多研究人員在有關(guān)CAD/

2、CAM/CAE軟件上實(shí)現(xiàn)了“參數(shù)化”的斜齒輪建模，但這個(gè)“參數(shù)化”是在“事先手動(dòng)參與”后的實(shí)現(xiàn)的“參數(shù)化”，并不是完全的全過(guò)程參數(shù)化。另外很多研究文獻(xiàn)忽略了齒輪根部的精確造型，而這是進(jìn)行輪齒根部彎曲強(qiáng)度有限元計(jì)算的重要前提。本文建立斜齒輪的完整的實(shí)用的數(shù)學(xué)模型，所謂“完整”，既包括漸開(kāi)線齒廓，也包括過(guò)渡曲線齒廓；所謂“實(shí)用”，是指以齒厚中心線為對(duì)稱軸建立了齒廓的數(shù)學(xué)模型，這有利于三維CAD建模。并基于APDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了斜齒輪的三維參數(shù)化

3、精確建模。 本文實(shí)現(xiàn)了斜齒輪的參數(shù)化三維建模與參數(shù)化有限元分析的集成，這必將提高工程設(shè)計(jì)的效率。很多研究人員是在有關(guān)CAD軟件上得到斜齒輪的三維模型，然后再導(dǎo)入到有關(guān)的CAE軟件上進(jìn)行有限元分析。這樣做一方面無(wú)法實(shí)現(xiàn)CAD/CAE的有效集成，另外很重要的一方面就是三維參數(shù)化模型導(dǎo)入到CAE軟件中后，不再具備“參數(shù)化”特征，從而在CAE軟件中無(wú)法對(duì)幾何模型進(jìn)行參數(shù)化控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的參數(shù)化精確化剖分，無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜載荷和邊界條件的

4、精確施加與求解，無(wú)法實(shí)現(xiàn)參數(shù)化后處理，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與Ansys數(shù)據(jù)庫(kù)的適時(shí)交互，無(wú)法實(shí)現(xiàn)參數(shù)化有限元分析的全過(guò)程。 本文實(shí)現(xiàn)了斜齒輪輪齒齒根彎曲強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度參數(shù)化有限元分析，相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算方法，過(guò)程簡(jiǎn)潔，結(jié)果更接近理論和實(shí)際。傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)齒輪時(shí)需要查閱手冊(cè)及大量的圖表，并且整個(gè)過(guò)程有時(shí)需要大量的試算和反復(fù)，十分繁瑣。而采用參數(shù)化的有限元法則比較簡(jiǎn)潔，只需將有關(guān)參數(shù)代入編寫好的程序上就可以很快得到結(jié)果，計(jì)算精度同時(shí)也會(huì)在一定的范