齿轮的精确建模及其接触应力有限元分析

482020.增刊CMTM1 引 言塔式起重机工作时，频繁旋转、提升、下降，在此复杂的工况下，其齿轮系统将受到扭转、振动，齿轮系统容易发生机械共振，过早出现疲劳失效。

因此，塔机齿轮系统设计时，有必要对齿轮固有特性进行分析。

另外，齿轮发生断齿、齿面点蚀、磨损、黏着磨损、齿面塑性变形等失效，其根本原因是齿轮在弯曲应力以及接触应力共同作用下，而发生变形和断裂以及造成的表面磨损。

综合考虑以上两方面原因，对齿轮进行静力学分析和模态分析非常有必要。

传统齿轮设计效率低、周期长，本文首先利用Creo 软件完成渐开线齿轮参数化建模，然后通过Workbench 软件实现齿轮应力、模态分析，探索一种新的齿轮设计方法，为同类型产品设计分析提供一定参考。

2 齿轮参数化建模为适应新的市场形势，旨在解决制造企业三维设计软件在使用性、交互性、数据转换以及对硬件配置需求等问题，美国PTC 公司在2010年推出的一款新的CAD 设计软件Creo 。

本文主要利用Creo 中Parametric 模块强大的三维参数化建模功能，通过 “参数”“关系”“模型基准”“曲线”等命令，建立参数化渐开线圆柱齿轮模型，弥补了workbench 不易创建复杂模型的缺点，提高了设计效率。

2.1 齿轮参数渐开线齿轮基本参数主要有：齿轮、模数、压力角、齿顶高系数、变位系数、削顶系数等，本文中选用的齿轮参数如表1所示。

摘　要：塔机在起吊和转运时对传动齿轮产生强大的冲击和振动，因此在塔机设计时，对其传动齿轮静力学和动力学分析非常必要性。

本文基于Cero 三维建模软件实现塔机渐开线直齿轮参数化建模，并通过Workbench 软件创建有限元模型，根据实际情况对齿轮施加边界条件和载荷，实现了齿轮的静力学和模态分析。

为渐开线齿轮设计和实际生产中如何避免共振提供一定理论参考。

关键词：塔机；齿轮；参数化建模；模态分析中图分类号：TH13 文献标识码：B基于Creo和Workbench的齿轮参数化建模及有限元分析Parametric modeling and finite element analysis of gear based on Creo and Workbench张 帅/ZHANG Shuai 1 刘凤永/LIU Fengyong 1 陈冬冬/CHEN Dongdong 2（1.徐州罗特艾德回转支承有限公司，江苏 徐州 2210002.徐工集团徐工消防安全装备有限公司，江苏 徐州 221000）名 称描 述赋 值z 齿数37m 模数12apha 压力角/°20ha 齿顶高系数 1.0c 齿顶系数0.25d 分度圆直径/mm #m*z db 基圆直径/mm #m*z*cos(apha)da 齿顶圆直径/mm #d+2*m*(ha+x)df 齿根圆直径/mm #d-2*m*(ha+c-x)x 变位系数0k 削顶系数0b齿宽/mm100注：表中“#”中的数值无需输入，通过“关系”模块会自动生成。

《装备制造技术》２００７年第１２期设计与计算!!!!"!"!!!!"!"收稿日期：２００７－１０－０７作者简介：王宝昆（１９８２—），男，在读硕士研究生，研究方向：机械设计及理论。

斜齿轮的参数化建模及接触有限元分析王宝昆，张以都（北京航空航天大学，北京１０００８３）摘要：在ＵＧ／ＯｐｅｎＧｒｉｐ中的实现了渐开线以及螺旋线的设计，建立了斜齿轮的三维参数化模型，并利用ＡｎｓｙｓＷｏｒｋｂｅｎｃｈ对斜齿轮进行了接触应力分析。

关键词：斜齿轮；ＵＧ／ＯｐｅｎＧｒｉｐ；ＡＮＳＹＳ；参数化设计；ＦＥＡ中图分类号：ＴＨ１３２．４１３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２００７）１２－００３７－０２ＵＧ的ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ系统提供了一个基于过程的产品设计环境，但ＵＧ并没有提供专用产品所需要的完整计算机辅助设计与制造功能。

利用ＵＧ／ＯｐｅｎＧｒｉｐ语言开发的程序，可以直接完成与ＵＧ的各种交互操作，与ＵＧ系统集成［１］。

ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ整合了ＡＮＳＹＳ各项顶尖产品，可以简单快速地进行各项分析及前后处理操作。

ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ与ＣＡＤ系统的实体及曲面模型具有双向连结，导入ＣＡＤ几何模型成功率高，可大幅降低除错时间且缩短设计与分析流程。

笔者利用ＵＧ／ＮＸ的参数化建模技术和它所提供的二次开发语言模块ＵＧ／ＯｐｅｎＧｒｉｐ实现了成斜齿轮三维实体的参数化设计，并运用ＡＮＳＹＳ最新的ＷｏｒｋＢｅｎｃｈ模块实现了ＣＡＤ／ＣＡＥ的无缝集成，对斜齿轮进行啮合过程中接触状态进行了分析。

１渐开线斜齿圆柱齿轮参数化设计１．１编程思路将ＵＧ的三维参数化造型、自由曲面扫描等功能有机结合起来，采用去除材料法生成三维模型。

由于斜齿轮的齿面为渐开螺旋面，故其端面的齿形和垂直于螺旋线方向的法面齿形是不相同的，法面参数和端面参数也不相同。

在ＵＧ／ＯｐｅｎＧｒｉｐ中建模的方法是，画出端面齿形然后通过投影关系获得其法面轮廓线，再画出能表达端面齿顶圆上某一点沿轴向运动的螺旋线轨迹；然后用特征命令扫描出完成斜齿轮的齿坯，通过布尔运算获得单个齿槽，并通过环形阵列最终获得斜齿轮的完整轮齿。

ANSYS齿轮接触应力分析案例齿轮是机械传动系统中常用的零部件，用于传递动力和转速。

在齿轮的工作过程中，由于受力情况复杂，容易发生接触应力过大导致齿轮损坏的情况。

为了确保齿轮的工作性能和寿命，需要进行接触应力的分析和优化设计。

ANSYS作为常用的有限元分析软件，可以用于进行齿轮接触应力的模拟和分析。

本文将以一个齿轮接触应力分析案例为例，介绍如何使用ANSYS软件进行接触应力的分析。

本案例以一对齿轮为例，通过对齿轮的建模、加载和分析过程，展示如何通过ANSYS软件进行齿轮接触应力的分析。

1.齿轮建模首先，在ANSYS软件中建立齿轮的几何模型。

可以通过CAD软件绘制齿轮的几何形状，然后导入到ANSYS中进行网格划分。

在建模过程中，需要考虑齿轮的齿形、齿数、模数等参数，并根据实际情况设置合适的几何形状。

2.设置加载在建模完成后，需要设置加载条件。

在本案例中，以齿轮传递动力时的载荷为例，可以通过施加力或扭矩来模拟齿轮的工作情况。

根据实际情况设置载荷大小和方向，以便进行接触应力的仿真分析。

3.网格划分接着对齿轮的几何模型进行网格划分，生成有限元网格。

在ANSYS中，可以通过自动网格划分功能或手动划分网格，确保模型的几何形状与加载条件得到合理的分析精度。

4.设置材料属性在进行齿轮接触应力分析前，需要设置材料的力学性质。

根据齿轮的实际材料属性，设置材料的弹性模量、泊松比等参数，以便进行接触应力的仿真分析。

5.运行分析设置完加载和材料属性后，可以进行齿轮接触应力的仿真分析。

在ANSYS中选择适当的分析模型和求解器，进行接触应力的计算和分布分析。

通过分析结果可以得到齿轮接触区域的应力分布情况，确定是否存在应力集中的问题。

6.结果分析最后，分析计算结果并进行结果的分析和优化。

根据接触应力的分布情况，确定齿轮的工作性能是否满足要求，是否存在应力过大导致损坏的风险。

如果需要，可以对齿轮的设计参数进行调整和优化，以提高齿轮的工作性能和寿命。

齿轮的精确建模及其接触应力有限元分析随着现代技术的发展，齿轮已经成为机械系统中不可或缺的元素之一，已经成为汽车、航空、海洋、涡轮机械和其他机械行业的主要组件。

因此，齿轮准确建模和性能分析对于满足行业需求至关重要。

首先，要精确建模齿轮，必须考虑齿轮的几何建模，其中包括齿轮几何尺寸，齿轮的轮子数量和齿轮的接触形式。

如采用普通传动，则齿轮的几何建模可以基于螺旋角、压力角和基底角实现。

在几何建模中，可以利用压力角确定齿面接触形式，此时必须考虑到内外齿圈的接触状态。

此外，齿轮的有限元模型的建立也是齿轮的精确建模的重要一环。

为此，应将齿轮的建模看作是一个有限元分析的过程，使用有限元方法实现结构的建模和接触分析。

有限元模型的正确性将直接影响到模型的准确性，因此需要根据实际情况采用适当的形式接触和材料参数来实现模型建模。

此外，接触应力也是齿轮精确建模的关键因素。

传统的有限元模型很难正确表征接触部件的精确接触应力。

因此，齿轮接触应力有限元分析被广泛应用于齿轮精确建模中。

这种方法主要是使用更细粒度的有限元模型对齿轮接触情况进行分析，以更精确的方式模拟接触应力分布，进而实现对齿轮的准确建模。

本文介绍了齿轮的精确建模及其接触应力有限元分析过程。

在几何建模中，考虑齿轮的几何尺寸、齿轮的轮子数量和接触形式。

然后，利用有限元方法实现结构的建模和接触分析，对齿轮接触应力进行分析，以更精确的方式模拟接触应力分布，实现齿轮精确建模。

在机械行业中，齿轮准确建模和性能分析的重要性显而易见。

此外，由于接触应力的影响，齿轮的精确建模也受到越来越多的关注。

必须通过准确的建模和分析，才能解决日益复杂的工程挑战。

因此，有关精确建模和接触应力有限元分析的研究有着重要的意义。

齿轮的精确建模及其接触应力有限元分析齿轮传动是一种复杂的机械系统，它包括齿轮、轴、轴承和其他辅助部件，用于传递动力。

它一般用于复杂运动控制和功能，可以运行在不同的工作环境中。

然而，由于齿轮传动系统的复杂性和有限的计算能力，其精确的建模和分析仍然是一项挑战。

为了更好地分析齿轮传动系统的性能，精确的建模是必不可少的。

首先，要能准确地构建齿轮传动系统模型，必须明确它的结构和参数。

其次，需要建立有效的数学模型来描述接触力以及齿轮传动系统在运行时可能出现的复杂现象。

传统的数学模型往往依赖于物理经验来解决两个齿轮之间的接触力，但它们的结果受到系统参数的限制，例如几何形状和刚度，因而不能很好地模拟现实系统的接触力。

考虑到这一点，有限元法是一种能够分析复杂的机械系统的有效的方法。

它可以将机械系统划分为若干个有限的单元，根据每个单元的特性构建有关的数学方程描述，以建立有效的数学模型来模拟复杂物理现象。

有限元技术可以解决齿轮传动系统中接触力的分析问题，提供更准确、可靠的分析结果。

以上是齿轮传动系统建模的基本介绍，接下来，我们将继续讨论齿轮传动系统接触应力有限元分析。

有限元分析主要是根据齿轮接触的形状和厚度，以及接触的负载和位移，建立计算模型来计算齿轮接触的应力。

首先，在齿轮接触情况下，要确定齿轮接触圆面的三维有限元单元模型。

它们通过计算接触圆形面的单元位置、形状、性质，以及单元间的节点结构关系来实现。

其次，在建立的接触圆面有限元单元模型上，建立有关的数学方程来描述齿轮接触时的力和位移变化情况，并计算接触的应力。

最后，根据计算的应力，分析齿轮接触的强度和可靠性，以判断齿轮传动系统的性能。

通过上述方法，可以采用有限元分析来准确地模拟齿轮传动系统中的接触应力，从而准确分析其性能。

有限元分析在齿面传动系统建模中的结果准确，能够更好地模拟不同工况条件下的齿轮接触性能，重点分析其可靠性表现，从而设计出更好的齿轮传动系统。

综上所述，精确的建模是齿轮传动系统分析的重要一步，而有限元分析技术可以有效地模拟齿轮传动系统中的接触应力，以提高齿轮传动系统的设计质量。

本科毕业设计论文题目：基于ansys的齿轮应力有限元分析学生：所在院系：机电学院所学专业：机电技术教育导师：完成时间：摘要本文主要分析了在ansys中齿轮参数化建模的过程。

通过修改参数文件中的齿轮相关参数，利用APDL语言在ANSYＳ软件中自动建立齿轮的渐开线。

再利用图形界面操作模式，通过一系列的镜像、旋转等命令，生成两个相互啮合的大小齿轮。

运用有限元分析软件ANSYS对齿轮齿根应力和齿轮接触应力进行分析计算,得出两个大小齿轮的接触应力分布云图。

通过与理论分析结果的比较,验证了ANSYS在齿轮计算中的有效性和准确性。

关键词:ANSYS,APDL，有限元分析,渐开线，接触应力。

Modeling and Finite Element Analysis of InvoluteSpur Gear Based on ANSYSAbstractWe have mainly analyzed spur gear parametrization modelling process in the ansys software. using the APDL language through revises the gear related parameter in the parameter document,we establishesgear's involute automatically in the ANSYS software.Then, using the graphical interface operator schema, through a series of orders ,mirror images, revolving and so on, we produce the big and small gear which two mesh mutually. Carring on the stress analysis of the gearby using the finite element analysis software-- ANSYS, we obtain two big and small gear's contact stress distribution cloud charts. through with the theoretical analysis result's comparison,we explain ANSYS in the gear computation validity and the accuracy.Keywords:ANSYS; APDL;finite element analysis;involute line;contact stress目录1绪论52齿轮仿真分析方法63齿轮实体模型的建立方法63.1直齿轮建模要求描述73.2渐开线的生成原理73.3创建渐开线曲线73.4齿根过渡曲线生成原理93.5创建齿廓特征104齿轮接触应力分析124.1模型网格划分124.2创建接触对144.3施加边界条件和载荷154.4求解164.5计算结果分析174.5．1仿真计算分析174.5.2理论分析175齿根弯曲应力分析175.1建立齿轮模型175.2划分网格185.3施加载荷和约束185.4求解185.5仿真分析与理论结果对比19 6结论19参考文献21附录22[1]大齿轮渐开线生成的命令流22[2]大小齿轮的基本参数表23辞241绪论齿轮是机械中广泛应用的传动零件之一，形式很多，应用广泛。

齿轮的精确建模及其接触应力有限元分析齿轮是机械系统中重要的运动元件，其质量和可靠性对产品质量及使用寿命有重要影响，因此齿轮的精确建模及其接触应力的分析显得尤为重要。

齿轮精密建模是实现齿轮精确分析的基础，因此建立精确的齿轮模型是本文的重要内容。

首先，我们利用工程设计软件进行齿轮模型的建模，并使用外圆角，内圆角，基圆角和压力角规划齿轮的几何形状。

然后，利用有限元分析软件对齿轮的接触应力进行模拟分析，判断齿轮的设计是否合理，以保证机械元件的工作可靠性。

在有限元分析之前，我们还需要将齿轮模型网格化，可以计算模型的节点以及每个节点的参数。

有限元分析的原理是，利用有限元法对形状空间内的物体进行离散，将齿轮模型划分成多个元素，每个元素可以用一组有限的方程描述。

对每个元素进行处理，采用雅可比矩阵，将模型的每个单元的变量及参数表示出来，然后根据受力状况求解不同的齿轮模型的接触应力分布和应变能量。

最后，我们利用有限元分析解出齿轮模型的接触应力和应变能量，进而求出质量，强度，寿命等物理量，以检验齿轮的设计性能。

本文通过精确的齿轮建模及其接触应力有限元分析，从而实现对齿轮性能的有效评估。

通过应用有限元方法建立精确的齿轮模型，从而实现对齿轮接触应力的准确分析和衡量，以检验齿轮的设计性能，进而提升设计和制造的质量与可靠性。

此外，利用有限元分析法还可以模拟齿轮的多轴载荷特性，从而更好的理解齿轮的工作过程，从而为优化设计带来有效的参考。

总之，齿轮的精确建模及其接触应力有限元分析在机械零件设计和制造中具有重要作用，而有限元方法是实现齿轮模型精确分析的理想方法。

有限元分析法可以较为精确地模拟齿轮的接触应力，为优化机械零件设计及确保机械元件可靠性提供有力的参考。

基于ANSYS有限元软件的直齿轮接触应力分析一、本文概述随着现代机械工业的飞速发展，齿轮作为机械设备中的关键传动元件，其性能的稳定性和可靠性对于设备的长期运行和维护至关重要。

直齿轮作为齿轮传动的一种基本形式，其接触应力的分布与大小直接影响着齿轮的工作性能和使用寿命。

因此，对直齿轮接触应力的深入研究与分析，对于提高齿轮的设计水平、优化制造工艺以及提升设备的整体性能具有重要意义。

本文旨在利用ANSYS有限元软件对直齿轮的接触应力进行分析。

简要介绍了直齿轮的基本结构和传动原理，阐述了接触应力分析的必要性和重要性。

详细阐述了ANSYS有限元软件在齿轮接触应力分析中的应用，包括建模、网格划分、材料属性设定、接触设置、求解及后处理等关键步骤。

通过实例分析，展示了ANSYS软件在直齿轮接触应力分析中的具体操作流程，并对分析结果进行了详细的解读。

总结了利用ANSYS进行直齿轮接触应力分析的优势和局限性，并对未来的研究方向进行了展望。

本文旨在为齿轮设计师和工程师提供一种有效的直齿轮接触应力分析方法，帮助他们更好地理解直齿轮的应力分布特性，优化齿轮设计，提高齿轮的工作性能和可靠性。

本文也为相关领域的学者和研究人员提供了一种有益的参考和借鉴。

二、直齿轮接触应力的理论基础在直齿轮传动过程中，接触应力是决定齿轮使用寿命和性能的关键因素之一。

因此，对其进行准确的接触应力分析至关重要。

接触应力的分析主要基于弹性力学、材料力学和摩擦学的基本理论。

弹性力学是研究弹性体在外力作用下变形和应力分布规律的学科。

在直齿轮接触问题中，通常假设齿轮材料为线性弹性材料，满足胡克定律。

齿轮在啮合过程中，由于接触力的作用，齿面会产生弹性变形，进而产生接触应力。

材料力学是研究材料在受力作用下的应力、应变和强度等性能表现的学科。

对于直齿轮，材料的选择对齿轮的接触应力分布和承载能力有重要影响。

通常，齿轮材料需要具备较高的弹性模量、屈服强度和疲劳强度等。

渐开线直齿圆柱齿轮接触应力有限元分析摘要：本文针对ANSYS有限元齿轮接触仿真进行了探讨，计算齿轮的等效应力和接触应力，对齿轮的弯曲强度失效和接触疲劳失效研究具有重要的实际意义。

利用有限元分析方法，得出了相互啮合齿轮在静态情况下，等效应力和接触应力的分布规律；同时分析了齿轮与不同直径齿轮接触时，等效应力和接触应力的变化情况。

关键词：齿轮接触有限元等效应力接触应力 ANSYS引言齿轮的接触问题是典型的接触非线性问题，在传统的计算设计方法中，我们通常将非线性问题进行一定的简化与假设，使之变为线性问题来求解，但是这种计算方法的结果不是十分精确。

本文基于ANSYS软件建立渐开线直齿圆柱齿轮的二维有限元模型，对静载荷作用下齿轮接触问题进行有限元分析，求得齿轮接触问题更为精确的解，为解决齿轮接触问题提供了一定依据。

1 齿轮传动失效分析齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。

根据齿轮传动工作和使用条件的不同，齿轮传动也就有不同的失效形式。

主要的失效形式有轮齿的折断、齿面疲劳点蚀、磨损、胶合和塑性变形等。

设计齿轮传动时，应对具体情况作具体分析，按可能发生的主要损伤或失效形式来进行相应的强度计算，有时以齿根弯曲疲劳强度为主，有时以齿面接触疲劳为主。

这些问题采用有限元法来计算是十分方便的，下面我们将通过ansys对传动比不同的3组齿轮进行有限元分析。

2 有限元模型及其求解2.1模型的建立齿轮均选用标准渐开线直齿圆柱齿轮，模数m=3，压力角α=20°，齿数分别为Z1=35、Z2=25、Z3=20，传动比分别为35:35、25:35、20:35。

在建模时考虑到齿轮具有轴对称结构，每个齿的受力情况基本相同，因此可以将齿轮模型简化为平面问题，这样可以节省大量计算时间。

先在三维设计软件Pro/E中生成齿轮的三维模型，再将模型保存为iges格式，然后导入到ansys中，删除多余面，仅剩下齿轮端面，并复制一个齿轮并调整角度，可得如图1所示的齿轮实体模型。

齿轮的精确建模及其接触应力有限元分析齿轮是机械设备中重要的元件，它们的使用范围十分广泛，在它们的设计和制造中，准确的建模和模拟计算对于确定传动性能和寿命至关重要。

然而，齿轮传动存在不确定性和实际复杂度，传统的理论分析方法难以完全表述齿轮传动的特性，因此不能准确预测传动系统的状态及性能。

随着计算机技术的不断发展，由于有限元分析技术的出现，对齿轮传动性能和寿命的计算变得十分方便。

以精确建模及其接触应力有限元分析为目标，可以精确模拟齿轮传动的接触状态和接触应力，从而更好地表达系统性能、可靠性和可持续性，实现传动性能和精度的优化。

首先，要正确建模齿轮的接触过程，必须完善模型的拓扑结构和几何结构。

若要真实地反映齿轮接触过程，需要建立具有齿轮几何和物理特性的有限元模型，并分析参数要求，建立模型以进行计算。

其次，要准确模拟出齿轮接触过程，必须准确地定义接触点的表面特性；为了获得准确的接触应力分布，必须建立解析模型，采用物理尺度分析参数，综合考虑不同材料的特性，并考虑载荷的特点，以保证模型的准确性和可靠性。

此外，需要考虑齿轮接触过程中的多相现象。

实际情况下，在齿轮接触过程中，热变形和武豆形齿面接触过程会产生润滑膜，需要考虑润滑膜的影响，以获得更准确的模拟结果。

在实际计算中，润滑膜会影响接触应力的分布，因此，精确分析齿轮接触过程中的润滑膜结构及其特性是非常必要的。

此外，有限元法用于齿轮传动性能分析时，也必须考虑轴、轴承、定位器及其他各种传动元件的性能。

轴承等各种元件的设计，会影响齿轮的接触侧的咬合情况，因此也会影响齿轮的接触状态和接触应力。

在完成模型的建立后，就可以使用有限元分析技术，通过不断改变不同的参数和条件，对齿轮传动性能进行精确模拟，并得出合理的结果和结论。

使用该方法，可以分析齿轮传动系统中各种参数和齿轮及其接触表面的特性，比如形象、弯曲度、几何曲线、接触条件等，可以得出齿轮传动的最佳设计参数，提高传动精度和可靠性。

文章编号:1004-2539(2007)02-0081-02基于精确模型的齿轮接触疲劳寿命有限元分析(仲恺农业技术学院机电工程系,　广东广州　510220)　陈赛克　王　毅摘要　在S olidW orks 中精确建立了一对齿轮的啮合模型,并通过S olidW orks 与ANSY S 的数据交换接口,把啮合模型的几何数据导入ANSY S 中,将其转化成由节点及单元组成的有限元模型。

进行了齿轮的接触应力及接触疲劳寿命有限元分析。

结果表明,摩擦对齿轮接触应力有一定影响,但影响程度随摩擦系数的增加并不明显。

本文展示了C AD 与C AE 的结合应用。

关键词　有限元　接触应力　精确模型　齿轮 引言齿轮系结构灵活多变,广泛应用于各种机械传动中。

但齿轮往往是最容易出故障的一个零件。

据统计,在各种机械故障中,齿轮失效就占总数的60%以上,其中齿面损坏又是齿轮失效的主要原因之一[1]。

为此,人们对齿面强度及其应力分布进行了大量研究。

图1　一对标准安装啮合的直齿齿轮目前齿轮接触强度计算公式均以两平行圆柱体对压的赫兹公式为基础,赫兹公式加以变形及系数修正而获得。

而齿轮实际啮合状况远比赫兹公式的假设条件要复杂的多,例如受齿廓表面渐开线曲率半径变化的影响,受齿间摩擦的影响,受啮合刚度的影响,以及应力计算的节点处不一定为最大应力点等。

这使得齿轮接触强度的计算公式在理论上显得过于简单化了。

随着C AD 技术和计算接触问题的非线性有限元技术的不断发展完善,为解决复杂的齿轮接触问题创造了条件。

本文将利用大型参数化软件S olidW orks 对齿轮进行精确建模,生成一对啮合齿轮,然后利用S olidW orks 与ANSY S 之间良好的数据交换接口,将模型导入ANSY S ,对齿轮进行接触应力有限元分析,进而利用软件中的疲劳分析模块对其进行疲劳寿命分析。

1　用S olidW orks 建立啮合齿轮的精确模型 准确确定齿廓曲线是建立精确齿轮模型并对其进行有限元分析的前提。

齿轮的精确建模及其接触应力有限元分析
姚英姿;邓召义;莫云辉
【期刊名称】《现代机械》
【年(卷),期】2005(000)001
【摘要】该文首先在软件UG中运用齿轮精解建模的方法生成一对啮轮,然后利用UG与ANSYS之间的良好数据交换接口中,将模型导入ANSYS,并用有取元法计算其接触应力,从而实现CAD与CAE的一体化.
【总页数】2页(P16-17)
【作者】姚英姿;邓召义;莫云辉
【作者单位】上海大学,机械电子工程及自动化学院,上海,200072;上海大学,机械电子工程及自动化学院,上海,200072;上海大学,机械电子工程及自动化学院,上
海,200072
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.422
【相关文献】
1.直齿圆锥齿轮的精确建模及其接触应力的有限元分析 [J], 夏巨谌;陈霞
2.斜齿轮参数化建模及接触应力的有限元分析 [J], 李永康;任家骏;孟令志
3.基于齿轮加工原理的精确建模及ANSYS有限元分析 [J], 戴进;钟定铭
4.基于精确模型的斜齿轮接触应力有限元分析 [J], 杨汾爱;张志强;龙小乐;鲍务均
5.精确模型下斜齿轮接触应力的有限元分析 [J], 阎树田;梁继斌;沙成梅;乔伟峰
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传动齿轮接触应力的有限元分析（在SolidWorks环境下建立齿轮三维实体模型，将生成的一对齿轮模型进行齿轮啮合标准安装生成啮合模型。

通过COSMOS／Works软件网格化成由节点元素组成的有限元模型，施加载荷，进行了齿轮接触应力计算分析，获得了齿轮的接触应力云图，并通过赫兹压力理论验证了基于COSMOS／Works进行有限元分析的正确性，从而实现CAD与CAE的一体化。

）传动齿轮复杂的应力分布情况和变形机理是造成齿轮设计困难的主要原因，而有限元理论和各种有限元分析软件的出现，让普通设计人员无需对齿轮受力做大量的计算和研究，就可以基本掌握齿轮的受力和变形情况，并可利用有限元计算结果，找出设计中的薄弱环节，进而达到对齿轮进行改进设计的目的。

目前，国内在进行相关研究中多应用Ansys软件进行分析，由于Ansys软件的三维建模功能较弱，生成齿轮模霉!!较为困难。

因此，常常使用UG、ProE等三维设计软件进行齿轮造型，然后导入Ansys 中进行分析，既费时费力，又容易在模型转换过程中产生错误。

本文应用SolidWorks软件完成齿轮建模，无缝导人其集成的有限元软件COSMOS／Works中对研究项目饲料搅拌机中减速器齿轮传动进行接触应力分析，克服了模型转换时产生易错误的问题。

根据有限元分析结果，与赫兹公式计算结果进行对比，验证了分析结果的可靠性，在保证结构安全可靠运行的条件下，提高设计制造的效率，降低设计研制成本。

1 齿轮实体建模及其有限元模型的建立1．1有限元分析的环境本文使用COSMOS／Works有限元分析软件。

COSMOS／Works 是SRAC(structural research analysis corporation，SRAC)推出的一套强大的有限元分析软件，COSMOS／Works是完全整合在SolidWorks中设计分析系统的，可以根据模型迅速地进行各种类型的分析，如静态分析、频率分析、热分析、弯曲分析等，并输出多种图解，如应力、应变、形变、位移等。