【正文】 有限元計算分析軟件的開發(fā)已達(dá)到較成熟的階段并已商品化，如 ABAQUS、 ANSYS、 NASTRAN等。 下面以齒輪傳動為例，簡單介紹 CAE分析方法。 在計算過程收斂結(jié)束后 ,需要對計算數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理 ,以期得到最后分析結(jié)果 ,并對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行修正。 22 6. 6 M P a☆ 綜合案例分析 四、分析計算后處理。 ?齒輪 1 齒輪 2 軸 1設(shè)為剛體 軸 2設(shè)為剛體 ☆ 綜合案例分析 : 單元類型 :C3D8R ☆ 綜合案例分析 ☆ 綜合案例分析 ☆ 綜合案例分析 ☆ 綜合案例分析 ☆ 綜合案例分析 ☆ 綜合案例分析 ☆ 綜合案例分析 三、計算運(yùn)行。如以國外某大汽車公司為例，絕大多數(shù)的汽車零部件設(shè)計都必須經(jīng)過多方面的計算機(jī)仿真分析，否則根本通不過設(shè)計審查，更談不上試制和投入生產(chǎn)。這顯然對 CAE技術(shù)的推廣應(yīng)用極為有利?，F(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)為 CAE技術(shù)奠定了良好的硬件基礎(chǔ)。 大齒輪 270?b m（ 6）驗算輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度 查表 1517和表 1518， ，則 1 1 2 2 1 230 , , 115 , 。 V帶的傳動比由 最終變?yōu)? ，則減速器高速軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速也將改變，減速器作減速傳動，齒數(shù)比等于傳動比 ，小齒輪轉(zhuǎn)速等于大帶輪轉(zhuǎn)速，此時已經(jīng)修正為 （原轉(zhuǎn)速為 ），傳遞功率 ，試設(shè)計此減速器齒輪傳動。 100mm準(zhǔn)雙曲面齒輪 齒輪傳動維護(hù) 正確維護(hù)是保證齒輪正常工作、延長齒輪使用壽命的必要條件。 齒輪常用鍛鋼制造， 也可采用鑄造毛坯。 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括： 選擇合理適用的結(jié)構(gòu)型式 依據(jù)經(jīng)驗公式確定齒輪的輪轂、輪輻、輪緣等各部分的尺寸 繪制齒輪的零件加工圖等 齒輪、蝸桿及蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪、蝸桿及蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪的結(jié)構(gòu) 對于直徑較小的鋼制圓柱齒輪，若齒根圓至鍵槽底部的距離 x≤( 2~2. 5) mn（ 為法面模數(shù)）時，對于圓錐齒輪，若小端齒根圓至鍵槽底部的距離 x≤( ~) m（ 為大端模數(shù)）時，都應(yīng)該把齒輪和軸制成一個整體，稱為齒輪軸。 ? ?1 212 ( 1 )?? ???H H E HK T uZZbd u? ?21312 ( 1 )?????? ??? ??HEdHK T u Z Zdu彈性系數(shù) ZE MPa兩齒輪材料組合 兩齒輪均為鋼 鋼與鑄鐵 兩齒輪均為鑄鐵 ZE 144 44 si n 2 si n 40?? ? ?HZ 直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算 簡化公式 ? ?1 21( 1 )670?? ???HHK T ubd u ? ?13122 ( 1 ) 176? ????d Hud m mu應(yīng)用公式時應(yīng)注意幾點(diǎn)： （ 1）當(dāng)兩輪的許用接觸應(yīng)力 [σH 1]與 [σH 2]不同時，、應(yīng)代入其中較小值進(jìn)行計算； （ 2）當(dāng)齒輪材料、傳遞轉(zhuǎn)矩 KT齒寬 b、齒數(shù)比 確定后，兩輪的接觸應(yīng)力 σH值隨小齒輪分度圓直徑 d1或中心距 a而變化，與模數(shù)不直接相關(guān)； u （ 3）兩齒輪齒面接觸應(yīng)力 σ H 1與 σ H 2大小相同。 主要失效形式為輪齒折斷，故通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計幾何尺寸，然后用齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核其承載能力。 蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成：一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用 45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 。由于摩擦較大，發(fā)熱量高，齒面容易磨損，加工也較困難。如圖所示，其傳動可視為兩個錐頂共點(diǎn)的圓錐體相互作純滾動。 主要缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生軸向力 斜齒圓柱齒輪傳動 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸 （ 1）螺旋角 β （ 2）齒距與模數(shù) c osntpp ?? c osmm ?（ 3）壓力角 斜齒輪的法面壓力角 和端面壓力角 之間的關(guān)系 t?nta n ta n c osnt? ? ??斜齒輪的法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 斜齒圓柱齒輪傳動 （ 4）齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù) ? ?()? ? ? ?? ? ? ?f a t t t a n n nh h c m h c mc os ????tncc ????t t n nc c m c mc os ??ntmm c os ????at anhha at t an nh m h m 斜齒圓柱齒輪傳動 外嚙合標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的幾何尺寸計算公式 名稱 符號 計算公式 名稱 符號 計算公式 分度圓 直徑 d 齒根圓 直徑 df 齒頂高 ha ha=mn*ha*（ ha*=1） 全齒高 h 齒頂圓 直徑 da da =d+2h 標(biāo)準(zhǔn)中 心距 a 齒根高 hf hf = ? ?? ?1212122( ) 2( ) 2 c ostna d dm z zm z z ???????? ?c ostnd m z m z ???2ffd d h?? f nh h h m? ? ? 斜齒圓柱齒輪傳動 斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動和當(dāng)量齒數(shù) 1212212n n nn n nm m m? ? ?????????? ???內(nèi) 嚙 合外 嚙 合1）兩斜齒輪的法面模數(shù)相等； 2）兩斜齒輪的法面壓力角相等； 3）兩斜齒輪的螺旋角大小相等，方向相反。 8 ≤ 5 ≤ 9 ≤ 3 無需特別精密的一般機(jī)械制造用齒輪；分度鏈以外的機(jī)床傳動齒輪；航空、汽車制造業(yè)中不重要齒輪；起重機(jī)構(gòu)用齒輪；農(nóng)業(yè)機(jī)械中的小齒輪；通用減速器齒輪。齒輪精度等級可根據(jù)齒輪的不同類型、傳動用途和圓周速度等從表 157中選取，而常用的精度等級為 6~9級。 X xm?m 正變位齒輪齒根部齒厚增加，齒廓曲率半徑增大，有利于提高齒輪強(qiáng)度，但齒頂部齒厚變薄，這類齒輪使用較多。當(dāng)前對輪齒嚙合時，要求后續(xù)輪齒也能依次嚙合，而不產(chǎn)生齒面頂住或分離。 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱 齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪尺寸 標(biāo)準(zhǔn)中心距 ? ?1 2 1 2 1 22a r r r r m z z??? ? ? ? ? ?當(dāng)齒輪為外嚙合時取正號， 內(nèi)嚙合取負(fù)號。 概述 齒廓嚙合基本定律 1 1 1Kv O K??2Kv為保證兩齒廓在嚙合過程中始終保持接觸 ,而不發(fā)生分離或相互嵌入 ,故速度 1K在公法線上的分速度必須相等 2 2 2Kv O K??1 1 2 21 1 1 2 2 2c os c osc os c osK K K KKKvvO K O K??? ? ? ???1 2 2 2 1 12 2 1 1 2 1c os c osK Ki O K O KO N O N O P O P? ? ? ???齒廓嚙合基本定律 可表述為：兩齒輪齒廓無論在何處相接觸，過接觸點(diǎn)所作齒廓的公法線心須通過連心線上一個固定點(diǎn)，此時齒輪傳動的角速度比（即傳動比）為一恒定值。機(jī)械基礎(chǔ) —— 齒輪傳動 案例導(dǎo)入 齒輪傳動是應(yīng)用最廣的傳動機(jī)構(gòu)之一 。這與齒輪的尺寸、材料和熱處理工藝等有關(guān)。當(dāng)齒數(shù)趨于無窮時，基圓直徑趨于無窮大，漸開線變成一條直線，齒輪蛻變?yōu)橐粋€齒條。求 :分度圓直徑 d=? 齒頂圓直徑da=? df=? 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒 圓柱齒輪的嚙合傳動 正確嚙合條件 齒輪傳動，其每一對齒僅嚙合一段時間便分離。這樣加工出來的齒輪稱為變位齒輪 。 aa??????1 2 m in2 34z z z? ? ? 漸開線齒輪的測量尺寸 1．公法線長度的測量 ? ?1 bbW k p s? ? ?公法線長度的測量 ? ? 21 ( ) 4m k z? ? ????0. 11 1 0. 5如 ，則跨齒數(shù) 應(yīng)滿足 ： 20??k 齒輪的切削加工和變位齒輪 ? ?si n 90s m z z?* 901 c os2azh m hz????? ? ?????????分度圓弦齒厚 分度圓弦齒高 齒輪的切削加工和變位齒輪 齒輪傳動的精度 國家標(biāo)準(zhǔn)（ GB/T10095— 2023）（漸開線圓柱齒輪精度）和（ GB/T 11365— 1989）（錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪精度）在漸開線圓柱齒輪和錐齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)中，分別對圓柱齒輪和錐齒輪規(guī)定有 13個精度等級，按精度的高低依次為： 0、 … 、 12。 7 ≤ 10 ≤ 20 ≤ 6 增速和減速用齒輪傳動；金屬切削機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)用齒輪；高速減速器用齒輪；航空、汽車用齒輪；讀數(shù)裝置用齒輪。因此斜齒輪機(jī)構(gòu)傳動平穩(wěn)、振動噪聲小，適用于高速重載傳動。 直齒圓錐齒輪傳動 直齒圓錐齒輪幾何尺寸 直齒圓錐齒輪傳動 漸開線錐齒輪的幾何尺寸計算 名 稱 代號 計 算 公 式 小 齒 輪 大 齒 輪 錐 距 R 齒 頂 角 齒 根 角 頂 錐 角 根 錐 角 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 2212 12122 si n 2 si n 2dd mR z z??? ? ? ??a arcta n? ?aa hRf r taff R?a 11? ? ???aa22? ? ???f ? ?ff? ?ad 1 1 12 c os ?d d h2 2 22 c os ???d d hf 1 1 12 c os ???d h2 22 c os ??? h 直