文档介绍：基于ANSYS的直齿圆柱齿轮的有限元分析
刘志杰
(陕西欧舒特汽车股份有限公司, 陕西西安 710119)
摘要:利用PRO/E强大的三维实体设计功能,精确地实现了直齿圆柱齿轮的三维建模。通过PRO/E与ANSYS的连接,将模型导入ANSYS软件中。在精确建模的基础上,应用有限元法分析了轮齿的变形及齿根应力。提出了精确、迅速计算最大齿根应力的方法,较常规的计算方法更符合实际情况,得到的结果更为可靠。
关键词:直齿圆柱齿轮;应力分析;应变分析;失效;ANSYS
The Finite Element Analysis of Bending Stress for Involute Cylindrical Spur Gear
ABSTRACT: Due to the great 3-D solid design function of PRO/E, 3-D modeling of Cylindrical Spur Gear is exactly achieved. The model is introduced into the software of ANSYS, through the connection of PRO/E and ANSYS. Based on the exact modeling, the deformation of gear teeth and the stress of the root are analyzed by finite element method. Then an exact and rapid way of calculating the maximal stress of the root is proposed, which is more consistent with practical situation and can lead to more liable results, compared with regular calculating methods.
Key words: cylindrical spur Gear; analysis of stress; strain analysis; lose efficacy; ANSYS
1. 引言
齿轮传动应用广泛,是机械传动中最主要的传动形式之一。齿轮设计的主要内容是强度设计,而齿轮的接触强度设计又是强度设计的重点研究内容。这是因为齿轮的应力和变形直接影响其安全和寿命。传统计算齿轮接触强度的方法主要是利用赫兹应力的计算公式。但对于形状复杂的齿轮来说,传统计算方法不能十分准确地确定其变形和应力分布情况。随着计算机和专业软件的发展,有限元软件在求解齿轮变形和应力分布方面显示了强大的优势,特别适合计算齿轮接触问题。本文采用ANSYS有限元分析软件,对建模好的直齿圆柱齿轮进行加载求解,计算出齿轮传动过程中所受的最大应力及应变。
2. 基于PRO/E的标准渐开线直齿齿轮三维模型建立
本设计通过PRO/E中的“参数”、“关系”、“从方程创建曲线”等高级命令创建渐开线直齿圆柱齿轮的参数化模型,具体构建过程如下。
基本参数设置
直齿圆柱齿轮的几何尺寸决定于齿轮的几个基本参数,因此在齿轮建模之前,应向模型中添加基本