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

4.1 齿向优化

4.2 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2.1 为模型增加一个部件

(2) 首先增加一个轴组件，如图2.2，单击ok按钮。

图2.2 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2.3。

设置轴各段的长度、截面直径、圆锥方向

图2.3 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2.4 增加轴承界面

(5) 指定轴承安装在轴上的位置，如图2.5。

设定轴承在轴上位置

图2.5 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2.1，增加一个齿轮部件，如图2.6。

增加一个齿轮部件

图2.6

(7) 继第6步，出现齿轮参数选择界面，如图2.7，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2.7 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2.8 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2.9 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2.10.

确定轴的位置及方向

图2.10 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2.11 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2.12

建立工况

设置每个

工况下的

载荷

图2.12 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3.1， 轮齿弯曲应力、接触应力如表3.1.

图3.1 轴的强度、刚度分析

齿轮 弯曲强度MPa 弯曲强度极限MPa 弯曲安全系数K 接触强度MPa 接触强度极限MPa 接触安全系数K

3档主动齿轮 439.1 500

1.13 1394 1400

1 3档从动齿轮

454.7

1.1

1339.72

1.04

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4.1所示进入传递误差分析界面，继而进入图4.2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4.3~图4.5。

齿轮强度分析

传递误差

分析

图4.1 传递误差分析

①

②

③查看齿轮的啮合特性

图4.2 齿轮啮合特性分析界面

图4.3 齿轮单位啮合长度的载荷分布图4.4 齿轮谐次响应(2.15um)

图4.5 齿轮传递误差(13.9-7.24=6.66um）

由图4.3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4.6进入轮齿优化界面（如图4.7）。

几何优化进入界面

图4.6 。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4.7 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4.8~图4.9。

图4.8 最佳修形量为5.3u

图4.9 齿向修形后的载荷分布

(2) 齿廓修形。由图4.9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4.10进入齿廓修形界面。

齿形优化按钮

修形量设置

图4.10 齿形修形界面

经过不断尝试，得到最佳修形量为9um(如图4.11)，修形后轮齿载荷分

布、谐响应及传递误差分别如图4.12~图4.14。

图4.11 最佳齿形修形量为9u，鼓形修形

图4.12 修形后载荷分布图

图4.13修形后的递误差（20.13-15.68=4.45）