齿轮强度校核的新方法

在机械专业中，减速机是主要的重要的传动机构，而齿 轮传动是其中最常见的实现方式。因此齿轮零件的设计 就显得尤为重要。其中齿轮应力强度校核是齿轮结构设 计的前提，只有相互啮合的齿轮通过了接触和
弯曲强度校核计算，才能进行齿轮结构设计。当然相互 啮合的齿轮种类十分繁杂。这里我们为方便起见，只考 虑渐开线标准圆柱直齿轮的问题。传统的应力强度校核 计算十分烦琐，需要查阅机械设计手册中大量
的数据（包括图形和图表）。而传动机构中往往是多对 齿轮啮合，其中有一对不符合要求，整个计算就得重来， 耗费了设计者大量的精力。因此借助计算机及相应软件 完成对齿轮的优化设计十分必要。使用有限
元分析软件ANSYS对齿轮进行强度分析，可对齿轮的强度 设计提供可靠的依据，实现变速器齿轮的计算机辅助设 计，可以加快设计进程、缩短研制周期、提高设计质量。 本文应用了APDL，即ANSYS
*ASK命令实现人机对话，输入模型关键数据。都通过在 宏中包含*ASK命令，该宏就可以提示用户输入某个参数 的值。*ASK命令的格式为：首先，用ANSYS导入文件The Gear Mode
l of JXP，然后根据弹出的对话框输入数据，本程序输入 值为例题。1〉 输入齿轮模数 M=8，其命令流为图1输入 齿轮模数2〉输入其他参数略。论文参考网。2.5 构造齿 轮的端面渐开线齿
二次开发。2.3 渐开线直齿圆柱齿轮的参数化二维建模本 文以《机械设计手册》[3]中第八章计算例题为实例。渐 开线圆柱直齿轮建模前的参数如表1所示：表1渐开线圆 柱直齿轮参数表 模数/
M=8齿 数 Z1=30 Z2=95压力 角 系数 haX=1齿顶高系数
a_fdy=20o顶隙
cX=0.25齿宽/ B=0.24 2.4 交互式人机对话 渐开 线直齿圆柱齿轮成型时，首先在ANSYS中应用APDL中的
参数化设计语言（ANSYS Parametric Design Language）， 设计直齿圆柱齿轮模块以及应用ANSYS有限元软件进行有 限元分析方面，做一些初步的探索。2.问题研究的
主要方法及实例本文以ANSYS软件为平台，以直齿圆柱齿 轮为实例，研究了在ANSYS环境下实现直齿轮精确建模和 应力分析的方法，并与弹性力学和机械手册的计算结果 进行了比较。论文参考网。2.
1ANSYS软件介绍ANSYS是一个大型通用有限元软件。在机 械结构系统中.主要在于分析机械结构系统受到负载后产 生的力学效应.如位移、应力、变形等.根据该结果判断是 否符合设计要求。2.2
APDL介绍APDL即ANSYS参数化设计语言 （ANSYSParametric Design Language），用于自动利用参 数（变量）创建模型。很适于在系统之上根据特定的需 要进行
接触。3.3 施加边界条件和荷载：(1) 先在总体柱坐标系下 固定第一个齿轮（主动轮）的轴功率孔上所有节点的径 向位移。(2) 再对第二个齿轮（从动轮）的轴功率孔上所 有节点施加各个方向位移
约束(3）荷载计算，因为转矩由圆轴通过轴功率孔传给齿 轮，所以把转矩分解成轴功率孔的节点上的周向力。
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轮轮廓利用已输入模型关键数据，根据标准齿轮的几何 尺寸公式应用APDL编写齿轮的几何尺寸计算程序。应用 APDL的基本特性将齿轮的几何尺寸由计算机自动计算， 并把建立模型所需关键数据保存到数
组中。2.6 端面渐开线的绘制按照APDL的语法规则写出表 达式。然后可以根据齿轮的参数绘制出完整的端面渐开 线齿轮轮廓曲线，即得到该渐开线直齿圆柱齿轮齿形轮 廓。3.有限元模型的建立与求解
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3.1建立数学模型、齿轮计算前处理选取单元为2维4节点 轴对称单元,形状为四边形Quad，采用四边形自由网格划 分。图2 有限元网格划分图3.2 定义接触对由于在理论计 算中只即使一对齿轮相
互作用，故在建模时只定义一对接触对。论文参考网。 定义接触对时，理论上要考虑最先接触的一对齿轮，否 则有可能因为计算量过大导致溢处，而无法得到计算结 果。在定义接触对时要将接触对定义为非对称
计周期长且难以实现优化设计。本文采用有限元分析法 对渐开线标准圆柱直齿轮进行接触应力和齿根弯曲应力 进行分析计算。并且在有限元分析中,对AYSYS[1]软件进行 二次开发，即应用了APDL[
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2]语言，自动实现了齿轮的参数精确建模 ，自适应网格 划分和有限元强度分析。 最后和传统经典方法进行了对 比分析,证明了本方法的准确性。具有实际操作性和推广 价值。1.齿轮强度分析的基本要求
论文导读：使用有限元分析软件ANSYS对齿轮进行强度分 析。设计直齿圆柱齿轮模块以及应用ANSYS有限元软件进 行有限元分析方面。关键词：ANSYS，直齿圆柱齿轮，接 触应力，齿根弯曲应力0
引 言齿轮作为在机械结构中经常用到的重要的传动零件， 其强度直接影响到整个机械结构的工作性能和寿命，然 而在传统齿轮设计中，齿轮的强度校核过程和设计过程 主要是通过人工设计完成，计算繁琐，设