基于ansys的齒輪應(yīng)力有限元分析(編輯修改稿)
2025-07-16 13:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ！齒輪模數(shù) Z2=45 ！小齒輪齒數(shù)Pi=acos(1) ！定義 ?Alfa2=20/180*pi ！定義小齒輪的壓力角Ha=1 ！定義齒頂高系數(shù)C= ！定義頂隙系數(shù) D2=m*z2 ！定義分度圓直徑*afun,rad ！角度轉(zhuǎn)化為弧度Db2=m*z2*cos(alfa2) ！定義基圓直徑Rb2=db2/2 ！定義基圓半徑 Df2=d22*(ha+c)*m ！定義齒根圓直徑Rf2=df2/2 ！定義齒根圓半徑Da2=d2+2*ha*m ！定義齒頂圓直徑Ra2=da2/2 ！定義齒頂圓半徑Alfa_f2=acos(db2/df2) ！定義齒根處的壓力角Alfa_a2=acos(db2/da2) ！定義齒頂處的壓力角 *dim,alfa_12,array,46,1 ！定義 46 1 數(shù)組 alfa_12?*dim,sita2,array,45,1 ！定義 45 1 數(shù)組 sita2*dim,r2,array,45,1 ！定義 45 1 數(shù)組 r2Csys,1 ！改變當(dāng)前坐標(biāo)系為柱坐標(biāo)系A(chǔ)lfa_12(1,1)=0 /prep7 ！進(jìn)入前處理器K,1000,rb2,0 ！生成關(guān)鍵點(diǎn) *do,j,1,45,1 ！進(jìn)入循環(huán)生成其他關(guān)鍵點(diǎn)Alfa_12(j+1,1)=alfa_12(j,1)+ ！定義壓力角Sita2(j,1)=(tan(alfa_12(j,1))alfa_12(j,1))*180/pi ！定義展角R2(j,1)=rb2/cos(alfa_12(j,1)) /prep7 K,j+1000,r2(j,1),sita2(j,1) ！生成關(guān)鍵點(diǎn)Bsplin,j+1000,j1+1000 ！生成樣條曲線*enddoSita_a2=(tan(alfa_a2)alfa_a2)*180/pi K,1046,ra2,sita_a2 ！生成最后一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)Bsplin,1045,1046 ！生成樣條曲線 漸開(kāi)線的生成采用 APDL 命令流，直接生成多條樣條曲線。單擊/preprocessor/modeling/operate/booleans/add/lines，彈出一個(gè)對(duì)話框單擊 pick all 按鈕，直接將生成的所有樣條曲線融合為一條曲線，這就是小齒輪的漸開(kāi)線（如圖 3 所示） 。 圖 2 漸開(kāi)線的關(guān)鍵點(diǎn) 圖 3 漸開(kāi)線 齒根過(guò)渡曲線生成原理齒根過(guò)渡曲線方程遠(yuǎn)比漸開(kāi)線方程復(fù)雜，在確定其方程時(shí)，不僅需要知道齒輪的工作參數(shù)，還需要知道加工刀具齒頂形狀等系列參數(shù)，作為 ANSYS 的初學(xué)者，考慮到編寫命令流的困難，對(duì)于齒根過(guò)度圓弧半徑的控制借鑒經(jīng)驗(yàn)取為 m（代表模數(shù)） 。在圖形操作模式下，使用線的分割、倒圓角命令等，?生成小齒輪的相對(duì)精確的齒廓線（如圖 5 所示） 。 圖 4 齒根圓弧與漸開(kāi)線相交 圖 5 精確地小齒輪輪廓線 創(chuàng)建齒廓特征 (1) 選擇應(yīng)用命令菜單中的 workplane/offset wp by increments,彈出一個(gè)對(duì)話框，在 degrees xy，yz，zx angles 下輸入（tan(alfa)alfa ）*180/pi+90/z（注：如果生成小齒輪漸開(kāi)線，則 alfa 應(yīng)換為 alfa1，如果生成大齒輪，則 alfa 應(yīng)換為 alfa2） 。如圖（6）所示。單擊 ok 按鈕。此時(shí)，工作坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)了一定的角度。選擇應(yīng)用命令菜單中的workplane/change active cs to /work plane。轉(zhuǎn)換激活坐標(biāo)系到工作坐標(biāo)系。選擇 main menu/modeling/reflect/lines。 （如圖（7 ）所示） 。最終生成單個(gè)小齒輪的完整齒廓線。 圖 6 旋轉(zhuǎn)工作坐標(biāo)系 圖 7 鏡像漸開(kāi)線小齒輪的齒廓線生成之后，單擊主菜單中的 main menu/modeling/create /areas/arbirtaty/by （見(jiàn)圖 8） 。利用漸開(kāi)線產(chǎn)生端面的一個(gè)齒形，將其復(fù)制、陣列（見(jiàn)圖 9） 。在齒輪坐標(biāo)系中以齒根圓半徑畫一個(gè)空心圓，進(jìn)過(guò)布爾操作等，最終生成一個(gè)小齒輪（見(jiàn)圖 10） 。 圖 8 齒輪的單個(gè)齒 圖 9 復(fù)制齒輪的齒對(duì)于大齒輪的生成參看小齒輪的方法(大齒輪漸開(kāi)線生成的命令流見(jiàn)附錄)，首先建立距離小齒輪圓心為在 X 方向上為 270mm 的局部坐標(biāo)系，單擊應(yīng)用菜單 workplane/local coordinate systems/create local cs/at specified loc,在彈出的對(duì)話框中輸入 270，0 ， 0，然后創(chuàng)建局部圓柱坐標(biāo)系 11 和局部笛卡爾坐標(biāo)系 12， ，在此兩個(gè)坐標(biāo)系下輸入附錄 2 中的命令流，直接生成大齒輪漸開(kāi)線，模仿小齒輪的生成方法，最終生成大齒輪（如圖 11 所示） 。 圖 10 小齒輪模型 圖 11 大齒模型大齒輪在 X 軸上平移中心距距離為 270mm，則大小齒輪的中心連線通過(guò)小齒輪齒根圓周上齒間距的中點(diǎn)，通過(guò)大齒輪齒頂圓周上齒厚的中點(diǎn)，要確定兩個(gè)齒輪在嚙合線上相嚙合的位置。由于在分度圓上齒輪的齒厚和齒間距相等，則小齒輪到節(jié)點(diǎn)嚙合位置就要轉(zhuǎn)動(dòng) 360/4z2 度，即為 90/45 度，大齒輪轉(zhuǎn)到節(jié)點(diǎn)嚙合位置
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