斜齒輪強度的三維參數(shù)化有限元分析.pdf

1、齒輪傳動作為工程中最為常見的傳動形式，其強度設(shè)計和強度校核十分必要和重要。但由于影響齒輪強度的因素眾多，齒輪強度計算衍變?yōu)橐粋€涉及多學(xué)科的復(fù)雜工程問題。本文在研究有限元理論和接觸問題算法的基礎(chǔ)上，在ANSYS軟件中基于APDL語言實現(xiàn)了漸開線斜齒輪“三維建模、網(wǎng)格剖分、載荷施加、求解計算”的全過程參數(shù)化，實現(xiàn)了CAD與CAE的一體化，極大地提高了工程設(shè)計效率。 本文實現(xiàn)了斜齒輪的三維參數(shù)化精確建模。盡管很多研究人員在有關(guān)CAD/

2、CAM/CAE軟件上實現(xiàn)了“參數(shù)化”的斜齒輪建模，但這個“參數(shù)化”是在“事先手動參與”后的實現(xiàn)的“參數(shù)化”，并不是完全的全過程參數(shù)化。另外很多研究文獻忽略了齒輪根部的精確造型，而這是進行輪齒根部彎曲強度有限元計算的重要前提。本文建立斜齒輪的完整的實用的數(shù)學(xué)模型，所謂“完整”，既包括漸開線齒廓，也包括過渡曲線齒廓；所謂“實用”，是指以齒厚中心線為對稱軸建立了齒廓的數(shù)學(xué)模型，這有利于三維CAD建模。并基于APDL語言實現(xiàn)了斜齒輪的三維參數(shù)化

3、精確建模。 本文實現(xiàn)了斜齒輪的參數(shù)化三維建模與參數(shù)化有限元分析的集成，這必將提高工程設(shè)計的效率。很多研究人員是在有關(guān)CAD軟件上得到斜齒輪的三維模型，然后再導(dǎo)入到有關(guān)的CAE軟件上進行有限元分析。這樣做一方面無法實現(xiàn)CAD/CAE的有效集成，另外很重要的一方面就是三維參數(shù)化模型導(dǎo)入到CAE軟件中后，不再具備“參數(shù)化”特征，從而在CAE軟件中無法對幾何模型進行參數(shù)化控制，無法實現(xiàn)網(wǎng)格的參數(shù)化精確化剖分，無法實現(xiàn)復(fù)雜載荷和邊界條件的

4、精確施加與求解，無法實現(xiàn)參數(shù)化后處理，無法實現(xiàn)與Ansys數(shù)據(jù)庫的適時交互，無法實現(xiàn)參數(shù)化有限元分析的全過程。 本文實現(xiàn)了斜齒輪輪齒齒根彎曲強度和齒面接觸強度參數(shù)化有限元分析，相對于傳統(tǒng)計算方法，過程簡潔，結(jié)果更接近理論和實際。傳統(tǒng)方法設(shè)計齒輪時需要查閱手冊及大量的圖表，并且整個過程有時需要大量的試算和反復(fù)，十分繁瑣。而采用參數(shù)化的有限元法則比較簡潔，只需將有關(guān)參數(shù)代入編寫好的程序上就可以很快得到結(jié)果，計算精度同時也會在一定的范