基于ProE和ANSYS的渐开线圆弧齿轮模态分析.pdfVIP

VoL11 No．19 2011 第ll卷第19期2011年7月科学技术与工程 July Science ⑥20llsci．’rech．En辨 1671一1815(2011)19．4445一05 Technolo舒曲dEngineering 仪表技术 基于Pro／E和ANSYS的渐开线 圆弧齿轮模态分析 李强何家宁 张伟 (昆明理工大学，昆明650093) 摘要在分析总结渐开线圆弧齿轮结构及传动特点的基础上，利用P彬E建立了渐开线圆弧斜齿凹齿轮和凸齿轮实体模 型。并利用ANsYs对二者进行了模态分析并获得固有频率和振型，为渐开线圆弧斜齿轮动态设计提供了理论依据。 关键词渐开线圆弧齿轮Pr∥EANsYS模态分析 中图法分类号1H132．416；文献标志码A 齿轮传动是机械传动主要形式之一，其因传动 法和结果为渐开线圆弧齿轮的动态设计提供参考， 范围大、结构紧凑、传递效率高等优点，广泛用于机 同时也为该齿轮构成的动力系统的故障诊断提供 械设备和仪器仪表生产中。常见主要有渐开线齿 了依据。 轮、摆线齿轮、以及圆弧齿轮等。由于渐开线齿轮 传动比恒定，齿廓正压力方向不变，以及传动具有 1渐开线圆弧齿轮结构及模型的建立 可分性等优点，使得渐开线齿轮应用较为广泛…。 但它也存在许多缺点，例如传动齿廓为凸齿对凸齿 1．1渐开线圆弧齿轮的结构 啮合传动，这样的齿廓其接触强度较低。这也在一 渐开线圆弧齿轮与圆弧齿轮类似，采用典型点 定程度制约了渐开线齿轮的应用。圆弧齿轮则是 啮合传动形式。其接触点处齿廓接触形式是凹对 应用于高速，重载的齿轮传动装置。其接触形式是 凸。但二者不同之处在于接触点的运动轨迹(即接 凹圆弧与凸圆弧相接触，其曲率半径比渐开线综合 触线)有差异。圆弧齿轮的接触线是一条螺旋线， 曲率半径大很多，其接触强度比渐开线齿轮传动约 螺旋半径恒定。而渐开线圆弧齿轮接触线半径随 高o．5～1．5倍，同时其跑和性能较好。但它的缺点接触点在空间渐开线上移动而变化。 渐开线圆弧齿轮有渐开线圆弧直齿轮和渐开 就是对中心距较为敏感。 渐开线圆弧齿轮则是在结构上既继承了圆弧 线圆弧斜齿轮两种，两种齿轮接触线也有较小差 齿轮凹齿对凸齿啮合传动的特点，又继承了渐开线 异。渐开线圆弧直齿轮接触线是由接触点沿齿轮 齿廓传动优点。本文基于Pm／E对其进行了建模， 轴线方向运动同时在垂直于齿轮轴线的平面内沿 渐开线运动形成。故渐开线圆弧直齿轮的接触线 并将其导入ANSYS对齿轮固有振动特性进行有限 元分析，得到了齿轮的固有频率和振型，其分析方 在垂直于轴线的任意平面投影为渐开线的一段。 渐开线圆弧直齿轮接触线(如图1绿色部分所示)， 云南省应用基础研究 图l中红色部分为该接触线在在前端面投影(该投 2011年3月17日收到，3月29日修改 基金项目(2010zcol4)资助 影为渐开线的一部分)。由图1不难看出渐开线圆 第一作者简介：李强(1985一)，四川资阳人。硕士研究生，研究方弧齿轮齿廓是由半径相等的圆(图l中蓝色圆弧) 向：机械设计及理论。