基于ANSYS的ZA蝸桿傳動有限元分析.pdf

1、蝸桿傳動機構作為一種典型的傳動機構被廣泛應用。傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿傳動設計中對蝸輪蝸桿齒面接觸疲勞強度、齒根彎曲強度、蝸桿變形和剛度校核都是以齒輪的計算公式為基礎推導出的近似公式，是在一定的假定條件下采用赫茲接觸理論進行的，且認為載荷沿接觸線上是均布的。對于瞬時接觸線為空間曲線的蝸桿傳動而言，用要求規(guī)則幾何形狀的赫茲接觸理論研究蝸桿副齒面接觸強度實為勉強，而認為載荷沿接觸線均布只是為了簡化研究對象，并無理論依據(jù)[18]。此外，傳統(tǒng)的方法不能反

2、映出輪齒齒面接觸應力的分布狀態(tài)。隨著電子計算機的發(fā)展和彈性力學有限元法的日益完善，為研究蝸桿傳動的承載能力提供了一個行之有效的方法。 本文以某新型艦載武器傳動系統(tǒng)中的ZA蝸桿傳動副為研究對象，利用有限元分析軟件ANSYS對ZA蝸桿傳動過程進行了分析計算。主要完成了如下工作： 1、對ZA蝸桿、蝸輪的齒面方程的數(shù)學模型進行了整理，并在原數(shù)學模型的基礎上根據(jù)建模需要對蝸輪輪齒兩側齒面的數(shù)學表達式進行了推導，以此作為建立ZA蝸桿

3、傳動模型的理論基礎。 2、對在CAD軟件中建立蝸桿傳動實體模型的方法進行了研究.由于蝸桿蝸輪的齒面是一種復雜的空間曲面，利用近似的方法建立的模型存在理論誤差，不適合進行有限元分析。本文根據(jù)計算機輔助幾何設計中的空間曲面造型理論中的B樣條方法，提出了一種基于雙三次B樣條插值曲面建立蝸輪輪齒齒面曲面模型的方法，根據(jù)此齒面模型在SolidWorks中建立了ZA蝸輪的實體模型，并對模型誤差進行了分析計算。通過控制插值點陣的行數(shù)與列數(shù)，可

4、將插值誤差控制在所需的范圍之內。 3、對在ANSYS環(huán)境下進行面一面接觸分析的前處理過程進行了較為詳細的敘述，根據(jù)實際情況對實體模型進行了簡化。分析了ZA蝸桿傳動在同一負載下，蝸輪在轉動一個輪齒的周期內的不同嚙合位置時的接觸狀態(tài)、接觸應力、載荷分布情況，得出了在嚙合過程中載荷在嚙合齒間的分配比例。分析了在同一嚙合位置不同負載情況下的接觸應力與變形情況。得出蝸輪齒面接觸應力隨載荷變化的曲線，得到了蝸桿扭轉角隨輸入載荷變化的曲線。