基于精确模型齿轮接触疲劳寿命有限元分析.pdfVIP

第 31 卷 　第 2 期 　　　　　　　　　　基于精确模型的齿轮接触疲劳寿命有限元分析 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 81 ( ) 文章编号:1004 - 2539 2007 02 - 0081 - 02 基于精确模型的齿轮接触疲劳寿命有限元分析 (仲恺农业技术学院机电工程系 , 　广东 广州 　510220) 　陈赛克 　王 　毅 摘要 　在 SolidWorks 中精确建立了一对齿轮的啮合模型 ,并通过 SolidWorks 与 ANSYS 的数据交换 接口,把啮合模型的几何数据导入 ANSYS 中 ,将其转化成由节点及单元组成的有限元模型 。进行了齿 轮的接触应力及接触疲劳寿命有限元分析 。结果表明 ,摩擦对齿轮接触应力有一定影响 ,但影响程度随 摩擦系数的增加并不明显 。本文展示了 CAD 与 CAE 的结合应用 。 关键词 　有限元 　接触应力 　精确模型 　齿轮 很强的三维实体造型、曲面造型、虚拟装配及产生工程 　　引言 图等功能 ,可以大大节省用户的作图时间 ,提高了设计 齿轮系结构灵活多变 ,广泛应用于各种机械传动 工作效率 ,将现代产品设计提升到一个新的水平 。在 中。但齿轮往往是最容易出故障的一个零件 。据统 Solidworks 的零件环境下 ,先利用绘点命令绘出根据渐 计 ,在各种机械故障中 ,齿轮失效就 占总数的 60 % 以 [2 ] 开线齿轮齿廓曲线方程 计算得出的齿廓曲线的上若 上 ,其中齿面损坏又是齿轮失效的主要原因之一[ 1] 。 干个点 ,然后利用样条曲线功能生成齿廓曲线 ,再以齿 为此 ,人们对齿面强度及其应力分布进行了大量研究 。 厚的对称中心镜像 ,就可以得到一个完整的齿形 。接 目前齿轮接触强度计算公式 着 , 以齿轮圆心为中心 ,按齿数阵列 ,最后在垂直于齿 均以两平行圆柱体对压的赫 面的方向拉伸一个齿厚就得以一个精确建模的齿轮 。 兹公式为基础 ,通过对原始 为进行齿轮的接触应力有限元分析 ,建立了精确的齿 赫兹公式加以变形及系数修 轮零件模型后 ,还要在 Solidworks 的装配体环境下, 将 正而获得 。而齿轮实际啮合 待啮合的两个齿轮导入, 按标准中心距进行虚拟装配, 状况远比赫兹公式的假设条 并检查是否存在干涉 。为保证装配不产生干涉现象, 件要复杂的多 ,例如受齿廓 添加两齿轮端面重合, 两齿轮分度圆相切, 一齿轮的齿 表面渐开线曲率半径变化的 图1 　一对标准安装啮合的直 槽对称线和另一齿轮的齿对称线共线的配合 。具体例 影响 ,受齿间摩擦的影响 ,受 齿齿轮 子如下 :设计起重机用的一对闭式直齿圆柱齿轮传动, 啮合刚度的影响 , 以及应力计算的节点处不一定为最 输入功率 P = 35kW , 输入转速 n = 730r/ min , z 1 = 24 , z2 大应力点等 。这使得齿轮接触强度的计算公式在理论 = 110 , m = 3mm , b = 48mm , b = 42mm 。在进行有限元 1