锥齿轮齿根应力有限元模型和分析研究.PDFVIP

锥齿轮齿根应力有限元模型和分析研究 [杨生华] [煤炭科学研究总院上海研究院，上海 200030] [ 摘 要 ] 本文研究了实现渐开线直齿锥齿轮的建模方法，从齿轮加工原理出发，利用渐开线和齿根过渡 曲线方程生成了轮齿的精确齿形，建立了两种等效直齿锥齿轮三维轮齿几何模型。使用h 和 p 单元分析计算了直齿锥齿轮齿根应力，建立了直齿锥齿轮三维轮齿齿根应力计算模型和计算基 准。 计算结果与 ISO 和国标公式比较，证明了模型的正确性、精确性和可靠性。使用 ANSYS 软件，建立锥齿轮 CAE 基础。 [ 关键词 ] 直齿锥齿轮；有限元；三维轮齿模型；齿根应力；CAE Research on the model and analysis of the finite element method for the root stresses of bevel gears [Yang Shenghua] [China Coal Research Institute Shanghai Ltd., shanghai 20030] [ Abstract ] In the paper realization of the precision modeling method of involute straight bevel gear has been studied． From the principle of cutting bevel gear process, the precision tooth shape of gear was generated by the use of involute and root fillet equation, and two Types of the tooth geometry model of bevel gears are built. The root stresses of bevel gears are computed by using h-element and p- element, the computational model and benchmark of root stresses of bevel gear are created. The result of computation is compared with the result calculated by ISO equations, the correctness and accuracy and reliability of model is tested. The base of the bevel gear CAE by using ANSYS software is built. [ Keyword ] Straight bevel gear ；Finite element；3D modeling；Root stress; CAE 1 前言 我国通过 863 项目，已经成功制造出大型锥齿轮自动化加工设备，为我国制造业振兴和齿 轮传动技术的创新发展建立了新的基础。锥齿轮作为齿轮传动的重要零件，历来是设计和研究 的重点。但是由于锥齿轮建模的独特性，建模有一定困难：第一，需要三维CAD/CAE 软件； 第二，模型复杂性需要空间思维并开发专用程序。因而对圆锥齿轮的研究比圆柱齿轮（直齿轮 和斜齿轮）要少。我们对直齿轮齿根应力和 CAE 研究已经有很深的基础，有使用 ANSYS 软件 的计算标准，而锥齿轮齿根应力和CAE 没有一个正规的模型和计算标准，对于锥齿轮模型和应 力计算的正确性、精确性和可靠性需要研究。 本文研究了直齿锥齿轮的精确建模方法，提出两 种模型方法，并对两种模型方法齿根应力计算进行了比较。 有限元法的出现使齿轮应力分析变得方便，计算精度更加可靠。同传统的计算方法相比， 有限元法能处理较为复杂的载荷工况和边界条件，较全面地反映齿轮体的