_铁牛60_半轴齿轮应力与变形的有限元分析.pdfVIP

　　　零部件设计 实例分析与经验交流 《机械设计》2000 年 4 月 №4 38 文章编号 (2000) “铁牛 60 ”半轴齿轮应力与变形的 有限元分析 1 1 1 2 3 陈　玲 ,王鹏林 , 洪 　林 ,李秋国 ,黄映虹 ( 1 天津理工学院 , 天津 　300191 　2 天津拖拉机厂 　3 天津市建筑仪器试验机公司) 　　摘要 :利用数值分析软件 ANSYS ,对拖拉机半轴齿轮进行弹性和弹塑性数值分析 ,得出了轮齿的应力分布图 , 为厂方提供了详实 、可靠的设计数据 ,也为齿轮设计提供了新的方法 。 　　关键词 :弹塑性数值分析 ;有限元法 ;弯曲应力 ;接触应力 　　中图分类号 : TB115 　　　文献标识码 :A 　　由于 ANSYS 的 DDA 接 口支持 AU TOdesk 公 1 　引　言 司的AutoCAD 软件 ,可以把用 AutoCAD 建立的模 型输入到 ANSYS 程序中进行分析 。所以,本文首 　　齿轮是机构中最普遍 , 同时也是最重要的零件 先用 AutoCAD 建立起齿轮的齿形图 ,将图形用 Iges 之一 。由于其形状比较复杂 ,用传统的计算方法不 格式导出 ,然后利用 ANSYS 的导入功能 ,把齿形图 能确定其真实的应力及变形分布规律 , 因此从弹性 导入 ANSYS 中 ,再对图形进行拓扑修理和几何修 力学出发 ,用现代设计方法研究齿轮的受载情况 ,具 理 ,完成建模工作 。考虑到一个齿上的载荷所引起 有广泛的用途 ,它可以提高整个齿轮机构的设计水 的变形传递范围有限 ,我们分别取出 3 个齿和 5 个 平 。 齿进行分析 ,经过对比,发现这两种方案算得受载轮 　　本文用数值分析软件 ANSYS ,对天津拖拉机厂 齿的齿根应力差别很小 ;又对 3 个齿加厚与未加厚 产品中某半轴齿轮的从动轮进行应力及变形分析 。 进行比较 ,差别也很小 ,最后采用 3 个齿未加厚模型 该齿轮以前采用 45 # 钢制造 ,若能改为球墨铸铁材 进行分析计算 。如图 1 所示 : 料 ,将会产生明显的经济效益 。为此 目的 ,我们给出 了有限元计算的力学模型 ,根据 ANSYS 程序计算 出齿轮的齿面接触应力和齿根弯曲应力 ,还绘制了 齿轮应力分布图和变形图 ,为半轴齿轮改材提供了 参考依据 。 2 　建立有限元分析模型 图1 　模型分析比较图 　　根据半轴齿轮的主动轮上传递的扭矩, 计算出 2 . 1 　齿轮几何尺寸和材料特性 作用在半轴从动轮上的载荷 : 　　该半轴齿轮的齿数 z = 72 , 模数 m = 6 . 5 mm , 　　圆周力 : Fx = 27 775 . 99 N , Fr = 10 109 . 64 N , 变位系数 x = - 0 . 27 , 齿顶高系数 ha = 0 . 8 , 顶隙 法向力 : Fn = 29 558 . 59 N 。如图2 所示 。 系数 C = 0 . 2 , 齿宽 b = 50 mm , 全齿高 h = 11 . 7 　　计算齿根弯曲应力和齿面接触应力时, 载荷施