用romax软件进行齿轮强度分析及齿形优化流程

用romax软件进行齿轮强度分析及齿形优化流程

（吕浚潮）

目录

1.建立流程目的

2.用romax软件建模过程

3.强度分析过程

4.齿轮优化过程

齿向优化

齿廓优化

5.结论

1.建立流程目的

用romax软件对齿轮及轴进行建模，首先进行强度分析。由于轴、轴承、齿轮的变形及受载，必然导致轮齿变形及及错位，减小单位啮合长度的最大载荷及传递误差（减小啮合噪声），对轮齿进行齿向及齿形修形，这样可以有效减小啮合线单位长度上的载荷，减小载荷突变，可减小啮合噪声。

2.用romax软件建模过程

本部分简要地阐述了用romax软件建立换挡机构的过程，按先后顺序建立轴、轴承、齿轮，然后装配到一起，最后设置边界条件，建立分析工况。具体过程如下：

(1) 通过菜单栏的components按钮增加一个组（add New

assemble/component），弹出图2所示对话框。

图为模型增加一个部件

(2) 首先增加一个轴组件，如图，单击ok按钮。

图增加一个轴组件

(3) 建立轴各段的截面形式、直径和长度，如图。

设置轴各段的长度、截面直径、圆锥方向

图建立轴各段的直径、长度及截面形式

(4)当建完轴后，点击增加轴承按钮，打开轴承增加页面，选择符合要求的轴承。

增加轴承按钮

选择轴承界面

图增加轴承界面

(5) 指定轴承安装在轴上的位置，如图。

设定轴承在轴上位置

图设置轴承位置截面

(6) 按上述方法，把换挡机构的主轴、副轴全部建完。然后按图，增加一个齿轮部件，如图。

增加一个齿轮部件

图

(7) 继第6步，出现齿轮参数选择界面，如图，选择齿轮类型（直齿或斜齿），螺旋角，螺旋方向，模数，主动齿轮或被动齿轮，压力角等参数。

设置齿轮的模数、压力角、直(斜)齿、主被动形式

图齿轮参数选择界面

(8) 单击next，进入齿轮参数设置页面，设定齿轮的齿宽、变位系数、齿顶高系数、齿根高系数、齿顶倒角、齿根倒角、跨齿数等参数。

设置齿轮

齿形参数

图设定齿轮参数

(9) 把建好的齿轮安装到轴上，选定齿轮在轴上的装配位置。

选择转配齿

轮和确定装

配位置

图设定齿轮

(10) 按以上步骤，把所有齿轮都装配到轴上，最后确定各轴之间的相对位置，如图.

确定轴的位置及方向

图轴间相对位置的确定

(11) 在轴上施加载荷，建立边界条件。

确定载荷大小及位置

图设置边界条件

(12) 通过以上步骤，模型已建完，左后是设置不同档的分析工况，如图12至此，换档机构可以全部建立，模型如图

建立工况

设置每个

工况下的

载荷

图建立工况，设置载荷

3.齿轮强度分析

(1)本文为了分析简单，只对3档齿轮进行分析。分析界面如图，轮齿弯曲应力、接触应力如表.

齿轮强度

分析

图轴的强度、刚度分析

表 CG162 3档齿轮强度分析结果

齿轮弯曲强度弯曲强度弯曲安全接触强度接触强度接触安全

MPa

极限MPa 系数K MPa 极限MPa 系数K 3档主动齿轮 500

1394 1400

1 3档从动齿轮

4. 齿形优化过程

(1)齿向修形。由于轴、轴承、齿轮的弹性变形导致齿轮啮合偏斜，从而使齿轮在齿向方向上承载载荷不均匀。先按图所示进入传递误差分析界面，继而进入图所示，按图中步骤进行操作。未修行前齿轮的齿向载荷分布、谐次响应、传递误差分别如图~图。

图 传递误差分析

传递误差分析

①

②

③查看齿轮的啮合特性

图齿轮啮合特性分析界面

图齿轮单位啮合长度的载荷分布

图齿轮谐次响应

图齿轮传递误差）

由图可以看出，3档齿轮载荷在齿向分布上存在严重的分布不均，因此有必要对齿向进行修形。按图进入轮齿优化界面（如图）。

几何优化进入界面

图。轮齿优化进入界面

②齿向优化按钮

①双击需优化齿轮

③设置齿向优化量

图齿向优化步骤

经过不断地尝试，得到最佳的修形量及优化结果如图~图。

图最佳修形量为

图齿向修形后的载荷分布

(2) 齿廓修形。由图所示，齿轮在双齿啮合与单齿啮合的载荷突变十分明显。为了减小这个突变，对轮齿进行齿廓修形，按图进入齿廓修形界面。

图齿形修形界面

经过不断尝试，得到最佳修形量为9um(如图，修形后轮齿载荷分布、谐响应及传递误差分别如图~图。

图最佳齿形修形量为9u，鼓形修形

齿形优化按钮修形量设置

图修形后的递误差（）

5. 结论

(1) 由表齿轮分析结果可知，在总体上，齿轮的弯曲应力、接触应力都

在允许范围之内，属于合格。

(2) 由图、图可知，齿轮的齿向载荷分布严重分配不均，传递误差过大，

需进行齿形优化。

(3) 轮齿优化前后的最大齿向载荷、基频谐响应、传递误差变化如表.

修形前修形后下降百分比齿向最大载荷（N/mm）29122927%

传递误差（啮合噪声评价指标）50%

基阶响应（辐射噪声评价指标）180%

传递误差、谐次响应都有了很大程度的下降（如表），这对提高轮齿的承载能力，减小啮合噪声都有很大的作用。

图齿向、齿形的综合修形量