人字齒輪精確的參數(shù)化建模及有限元的分析設(shè)計(jì)-wenkub.com
2025-06-14 05:21 本頁(yè)面
【正文】 并且，在經(jīng)過(guò)有限元分析后得到等效應(yīng)力分布圖，為進(jìn)一步的人字齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)?？梢酝ㄟ^(guò)修改基本設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)獲得所需的齒輪模型，為接下來(lái)的有限元分析部分提供素材。 齒數(shù)為30的人字齒輪模型（3）基本參數(shù)為齒數(shù)Z=45，模數(shù)M=，壓力角，螺旋角的人字齒輪。 施加載荷Ansys本身具有強(qiáng)大的求解功能，可以求出節(jié)點(diǎn)的等效應(yīng)力，并且可以通過(guò)不同的顏色來(lái)反映在實(shí)體模型上，輪齒的最大應(yīng)力為 221MPa。所以，齒根彎曲強(qiáng)度應(yīng)照這種情況計(jì)算。 齒輪的單元類型和屬性單元類型彈性模量/GPa泊松比密度/()Solid452107800劃分網(wǎng)格時(shí)，使用智能劃分網(wǎng)格，將網(wǎng)格的粗密度值設(shè)定為6， 劃分網(wǎng)格齒輪是通過(guò)鍵連接在軸上的，通過(guò)輸入的轉(zhuǎn)矩與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。4 人字齒輪的有限元分析本章主要是描述齒輪模型在Ansys中進(jìn)行有限元分析。 人字齒輪的創(chuàng)建(1)選擇“拉伸”工具按鈕，在出現(xiàn)的控制面板中選擇“去除材料”選項(xiàng)；(2)選擇“草繪”選項(xiàng)，出現(xiàn)剖面對(duì)話框，以FRONT基準(zhǔn)面作為草繪平面，TOP基準(zhǔn)面作為頂視圖平面，進(jìn)入草繪模式；(3)繪制一個(gè)圓，再繪制四個(gè)半徑相等的圓形截面，然后單擊確定；(4)選取控制面板的反向拉伸方向按鈕；(5)更改深度選項(xiàng)為“穿透”按鈕；(6)單擊確定，完成本次減重孔的創(chuàng)建。因?yàn)閯?chuàng)建的第一個(gè)輪齒是無(wú)法進(jìn)行陣列的，因此我們需要先復(fù)制第一個(gè)輪齒，再以陣列的方式復(fù)制剩下的輪齒。曲線的復(fù)制方法大體與以上步驟相同，只是選取剛創(chuàng)建的第二個(gè)輪齒曲線為所要復(fù)制的原始特征，而其他方向參照以及參照的平移距離和旋轉(zhuǎn)角度不變，即可得到所需要的第三個(gè)曲線截面。提示：此時(shí)，之前創(chuàng)建的基準(zhǔn)平面1和基準(zhǔn)平面2的任務(wù)已經(jīng)完成，可以在“模型樹(shù)”里單擊右鍵，將其隱藏。 編輯漸開(kāi)線曲線方程（2）建立基準(zhǔn)軸A．單擊“基準(zhǔn)軸”按鈕，彈出“基準(zhǔn)軸”對(duì)話框；B．按住Ctrl鍵，選中基準(zhǔn)面TOP和RIGHT作為參照面，點(diǎn)擊“確定”完成基準(zhǔn)軸的建立。雙擊圓的直徑，在所出現(xiàn)的文本框中輸入分度圓直徑d，回車后會(huì)出現(xiàn)詢問(wèn)“是否增加這個(gè)關(guān)系→sd0=d？”，選擇“是”，此時(shí)剛繪制的圓的直徑便會(huì)自動(dòng)更改為參數(shù)d的值；(5)點(diǎn)擊“確定”按鈕，完成對(duì)于分度圓曲線的繪制?；娟P(guān)系式為：分度圓直徑基圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑其中，為模數(shù)，為齒數(shù)，為壓力角，為螺旋角，為齒頂高系數(shù)，為頂隙系數(shù)。由于人字齒輪可以看作是由兩個(gè)螺旋角大小相同但方向相反的斜齒輪組成的，因此在建模時(shí)我們可以先構(gòu)建出一個(gè)斜齒輪，使用鏡像命令可直接得到所需的人字齒輪[12]。Ansys軟件主要包括三個(gè)組成部分，即前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。由△NoK可見(jiàn) （21）又因故得由上式可知，展角是壓力角的函數(shù)，稱其為漸開(kāi)線函數(shù)。 齒輪漸開(kāi)線的形成及其數(shù)學(xué)關(guān)系 漸開(kāi)線的形成，當(dāng)一直線NK沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)K的軌跡AK就是該圓的漸開(kāi)線。(4)第四章 人字齒輪的有限元分析：主要描述人字齒輪在Ansys中的有限元分析過(guò)程及結(jié)果。通過(guò)參數(shù)化建模來(lái)構(gòu)造出人字齒輪的幾何模型，可以大大縮短人字齒輪的開(kāi)發(fā)時(shí)間，為企業(yè)節(jié)省大量人力物力。～40176。關(guān)于直齒輪和斜齒輪的參數(shù)化建模及有限元分析，已經(jīng)有許多人做出了研究，但是人字齒輪作為應(yīng)用較多的一種齒輪，關(guān)于人字齒輪的建模及有限元分析的研究卻很少，因此我選擇人字齒輪精確的參數(shù)化及有限元分析作為課題進(jìn)行研究。目前，關(guān)于圓柱齒輪的參數(shù)化建模所做的研究已有很多，也取得了很大的成果。1 前 言參數(shù)化建模方法是指根據(jù)所需建模對(duì)象的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相同特征，用一組參數(shù)來(lái)控制模型的同時(shí)，在這組參數(shù)之間建立一定的數(shù)學(xué)關(guān)系式，使它們之間始終保持著相對(duì)的大小、位置或者約束條件。人字齒輪因其承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)平穩(wěn)性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于重型機(jī)械行業(yè)[3]，但是，對(duì)于人字齒輪的參數(shù)化建模及有限元分析卻很少人進(jìn)行研究。 研究?jī)?nèi)容 人字齒輪簡(jiǎn)介人字齒輪可以看作是由兩個(gè)螺旋角相同但是旋轉(zhuǎn)方向相反的斜齒輪所組成的。），這使得人字齒輪具有承載能力高，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高等
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