下载文档原格式
《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。
基于UG和ANSYS Workbench的渐开线齿轮接触分析余兵浩
【期刊名称】《中国新技术新产品》
【年(卷),期】2011(000)019
【摘要】渐开线齿轮在工作过程中，齿面磨损较大，利用UG与ANSYS Workbench的专用接口，将在UG中建立的齿轮实体模型方便地导入到ANSYS Workbench中，建立接触对，进行网格划分、加栽及求解，得到齿轮接触应力大小以及接触压强，对比理论计算的结果，验证了ANSYS Workbench进行有限元接触分析的精确性，为齿轮的优化设计提供了理论依据。
【总页数】1页(P18-18)
【作者】余兵浩
【作者单位】广西工学院,广西柳州545006
【正文语种】中文
【中图分类】U463.212.1
【相关文献】
1.基于Catia和Ansys Workbench直升机减速系统渐开线斜齿圆柱齿轮模态分析[J], 王航超;陈振中
2.基于 Ansys Workbench 渐开线直齿圆柱齿轮有限元分析 [J], 李静;崔俊杰
3.基于ANSYS Workbench对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命分析 [J], 孙志莹;曾红
4.基于ANSYS Workbench减速箱体渐开线齿轮的接触分析 [J], 梁满朝;赵强
5.基于Catia和Ansys Workbench直升机减速系统渐开线斜齿圆柱齿轮模态分析[J], 王航超;陈振中;
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
渐开线圆柱齿轮接触分析计算与仿真研究
吕宏展;侯志勇;王君政;王羽达
【期刊名称】《Journal of Southeast University(English Edition)》
【年(卷),期】2024(40)1
【摘要】为方便实现渐开线圆柱齿轮接触分析,开发出渐开线圆柱齿轮啮合接触分析和齿廓修形算法程序.采用渐开线直齿轮参数方程精准建模,获得齿廓接触点的曲率半径,在考虑实际载荷的情况下,改进了赫兹接触公式来求解齿轮啮合接触应力.为减缓齿轮啮合冲击,在算法程序中提供了5种齿廓修形方式及其修形后的接触应力分析方法.与行业公认的齿轮设计仿真软件MASTA计算结果进行对比.结果表明,该算法程序接触应力求解精度较高,相对MASTA平均误差约为5.04%,齿廓修形后的接触应力分布一致,验证了该算法程序的合理性.
【总页数】12页(P68-79)
【作者】吕宏展;侯志勇;王君政;王羽达
【作者单位】东华大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH132
【相关文献】
1.变位渐开线斜齿圆柱齿轮接触线长度参数化计算
2.渐开线直齿圆柱齿轮接触强度和油膜厚度计算
3.渐开线圆柱齿轮啮合接触线的计算机辅助检测
4.渐开线圆柱齿
轮传动接触线长度精确计算5.渐开线斜齿圆柱齿轮传动接触应力分析及有限元仿真
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
兆瓦级风机增速器轮齿修形及载荷研究【摘要】齿轮在现代工业中得到了广泛的应用,特别是近年来在风力发电设备中的应用,对其性能要求更高,轮齿修形技术对提高齿轮传动性能具有重要意义。
本文以兆瓦级风电增速箱中的输出端大小齿轮为研究对象,基于渐开线齿轮啮合原理和振动冲击理论,从理论上分析了齿轮啮合载荷,完成了齿向、齿廓的修形设计,应用有限元软件对齿轮啮合运动进行了动态接触仿真,分析了啮合载荷分配与分布情况,比较了修形前后的压力分布和接触应力。
本文首先根据加工刀具齿廓方程推导了组成轮齿齿廓的各段曲线方程,以此为基础应用NX软件建立了精确的大小斜齿轮三维模型,并完成了齿轮副的装配,然后把分析模型导入到有限元软件中,并进行了网格划分。
其次,结合斜齿轮啮合变形协调条件和力平衡条件,建立了节点力和啮合变形的线性方程,并从理论上分析了斜齿轮的齿向载荷分布和齿间载荷分配。
应用有限元软件动态模拟了齿轮啮合过程,得出了齿面接触应力分布云图,同时探讨了对接触分析有重要影响的刚度系数和摩擦系数的选取问题。
然后,分析比较了三种齿向修形方法,提出了螺旋角修形的齿向修形方案,并通过对带轴齿轮的动态接触分析,确定了螺旋角修形量。
同时根据齿廓修形理论,确定了齿廓曲线的最... 更多还原【Abstract】 Gears are commonly used in industry, especiallyin the wind power generation equipment in the recent years, which requires better performance. Modification has a greatsignificance to improve the loading capacity of gears. Output gears of increasing gearbox of Megawatt Wind Accelerator were studied in this paper. Based on principles of involutes gears and vibration theory, the analysis of mesh load based on theoretical, completed helix angle modification and tooth profile modification was made. ... 更多还原【关键词】斜齿轮；有限元法；动态接触分析；啮合载荷；轮齿修形；【Key words】Helical Gear；FEM；Contact Analysis of Dynamic；Load of Meshing；Gear Modification；摘要5-6Abstract 6-7第一章绪论10-151.1 课题的背景和意义111.2 国内外研究现状和发展趋势11-131.2.1 国外的研究现状11-131.2.2 国内的研究现状131.3 课题的主要研究方法13-15第二章非线性接触有限元法15-192.1 有限元法解算的基本步骤15-162.2 非线性接触有限元法16-182.2.1 接触有限元法的基本概念16-172.2.2 接触问题求解的过程172.2.3 求解接触问题的罚函数法17-182.4 本章小结18-19第三章斜齿轮模型的建立及啮合载荷研究19-403.1 斜齿轮齿廓曲线方程的建立19-223.2 建立斜齿轮模型22-323.2.1 齿轮的基本参数22-233.2.2 NX建模23-273.2.3 斜齿轮模型的导入、参数设置及网格划分27-323.3 斜齿轮啮合载荷研究32-343.3.1 啮合载荷分配32-333.3.2 齿向载荷分布33-343.4 有限元法的啮合载荷研究34-373.4.1 有限元法研究齿间载荷分配的数学模型34-363.4.2 ANSYS/LS-DYNA分析轮齿接触应力分布36-373.5 主要接触参数的分析37-393.5.1 接触刚度系数的选取37-383.5.2 摩擦系数的选取38-393.6 本章小结39-40第四章轮齿修形研究40-604.1 齿向修形研究40-454.1.1 齿向修形技术40-414.1.2 螺旋角修形理论41-434.1.3 螺旋角修形量的确定43-454.2 齿廓修形研究45-514.2.1 齿轮的啮合传动分析45-484.2.2 齿廓修形方法48-494.2.3 齿顶修形量、修形长度和修形曲线的确定49-514.3 修形前后的结果分析51-584.3.1 修形前各齿接触应力和压力曲线51-544.3.2 修形后各齿接触应力和压力曲线54-574.3.3 修形前后结果比较57-584.4 本章小结58-60第五章结论60-625.1 结论605.2 展望60-62参考文献。
渐开线变齿厚齿轮动态接触特性研究渐开线变齿厚齿轮动态接触特性研究引言：齿轮是一种重要的传动元件，广泛应用于机械设备中。
在工程实践中，齿轮的接触特性对其传动性能具有重要影响。
渐开线变齿厚齿轮是一种特殊类型的齿轮，具有优异的传动效能和较高的传动能力。
本文旨在研究渐开线变齿厚齿轮的动态接触特性。
一、渐开线变齿厚齿轮的基本知识1. 渐开线变齿厚齿轮概述渐开线变齿厚齿轮是一种通过变化齿厚的方式来提高传动效率和传动能力的齿轮。
其齿廓具有渐开线形状，齿厚在齿轮轴向上均匀变化。
与常规齿轮相比，渐开线变齿厚齿轮具有更好的传动性能和更小的齿面应力。
2. 渐开线变齿厚齿轮的优点渐开线变齿厚齿轮相对于常规齿轮具有如下优点：（1）传动效率高：由于齿厚变化的引入，渐开线变齿厚齿轮能够更好地平衡齿面载荷，提高传动效率；（2）传动能力大：渐开线变齿厚齿轮的齿廓设计合理，使得其传动能力较常规齿轮提高；（3）齿面应力小：由于齿厚变化的设计，渐开线变齿厚齿轮的齿面应力相对较小。
二、渐开线变齿厚齿轮的接触特性分析1. 接触分析模型建立为了研究渐开线变齿厚齿轮的接触特性，首先需要建立接触分析模型。
根据齿轮接触原理，采用Hertz接触理论建立渐开线变齿厚齿轮的接触分析模型。
2. 数值分析方法为了得到渐开线变齿厚齿轮的接触特性，采用有限元方法进行数值分析。
在建立的接触分析模型中，考虑齿轮的几何形状，材料特性和工作条件等因素，通过计算得到齿轮接触区域的接触应力、接触应变和接触位移等。
三、动态接触特性模拟研究1. 接触特性参数对比通过仿真计算，研究渐开线变齿厚齿轮不同接触特性参数对其动态接触特性的影响。
包括齿厚变化规律、齿形参数、齿轮材料等因素对接触应力和接触应变的影响。
2. 动态接触特性模拟优化根据仿真结果，通过对渐开线变齿厚齿轮的几何形状和工作条件进行优化，以提高其动态接触特性。
通过改变齿厚变化规律和调整齿形参数等手段，减少接触应力集中和减小接触应变。
渐开线斜齿轮的优化设计摘要：论述了渐开线斜齿轮的优化设计的方法。
本文分析齿轮传动，推出了在重载，高速情况下使用优化设计的渐开线斜齿轮传动，得到高的使用价值。
关键词：渐开线斜齿轮；齿轮传动；齿根；齿顶修形；齿端修形；齿形修形引言齿轮传动是现代机械传动中应用最广泛、最主要的一种传动。
渐开线齿轮传动在齿轮传动中更是举足轻重，它有如下优点：（1）它能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠。
（2）他结构紧凑，传动效率高，使用寿命长。
面对现在社会发展方向——广泛所需高承载，高速传动，高效率，低噪音，长寿命的机械传动，本文提出了应用优化设计的渐开线斜齿轮传动。
一对渐开线斜齿轮啮合时，齿面上的接触线时由一个齿轮的一端齿顶（或齿根）处开始，逐渐由短变长，再由长变短，至另一端的齿根（或齿顶）处为止。
因此，每一个斜齿上所受的载荷也是连续的有小到大，又有大到小。
由于斜齿轮的轮齿是螺旋状的，实际的啮合线长了，同时进入啮合的齿数就比直齿多了，因此单位齿面积受的载荷比直齿小了，承载能力就大了；冲击、噪声、振动也大为减小，适用于高速传动；使用寿命长。
无数的社会实践已经证明了这令人可喜的成果。
在此基础上，优化渐开线齿轮的设计，就又有了锦上添花的效果，具体方法如下文。
1.巧用渐开线斜齿轮的根切现象无论是在理工类大学的机械设计课本还是在某些机械设计手册或杂志，大家都可以看到“制造齿轮应该避免根切现象”这句话。
一般情况下，用范成法加工渐开线齿轮时，刀具的顶部接触到齿轮的根部，产生根切。
这时齿根受到根切变窄，使其强度削弱，齿轮传动的平稳性受到影响，每个轮齿分担的载荷也加大，齿轮容易损坏，所以对于软齿面或一般齿轮应该避免根切现象。
设计时为避免根切现象的发生，齿数不应小于17，这些话更无可厚非。
但面对社会所需，对于齿数大于17的硬齿面渐开线斜齿轮，可以有意制造根切现象，并且巧用的这种根切现象。
众所周知，硬齿面渐开线斜齿轮是必须经磨削加工的。
一种渐开线齿轮啮合特性分析的参数化求解方法研究
常凯
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2017(000)008
【摘要】基于啮合原理推导了渐开线圆柱齿轮的齿廓方程.在此基础上,基于MATLAB平台编制程序,实现了包含轮齿、轮缘、轮辐、轮毂等部分的齿轮全齿有限元模型的参数化建模.在ANSYS环境下,导入MATLAB生成的有限元模型进行了齿轮接触有限元分析.最后编程实现MATLAB和ANSYS程序之间的相互调用,形成了一个渐开线圆柱齿轮进行有限元分析的软件平台,只需输入齿轮基本参数,就可完成整个分析过程,这样有效地提高了齿轮副啮合特性分析的效率.
【总页数】4页(P94-96,100)
【作者】常凯
【作者单位】中航工业庆安集团有限公司,西安710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.7
【相关文献】
1.用AutoCAD参数化绘制渐开线少齿差内齿轮副轮齿啮合图 [J], 李爱军;沈慧芬
2.一种齿轮渐开线齿廓精确求解及其参数化建模方法 [J], 谭琼;曾晓松
3.小模数渐开线齿轮啮合特性分析及各种误差对齿轮啮合特性的影响 [J], 王莉
4.基于媒介齿条的渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动啮合特性分析 [J], 陈燕; 殷国富; 衡良; 王玲
5.一种分析渐开线齿轮交叉轴啮合的新方法及其应用──异型的渐开线斜齿轮造型原理研究 [J], 姚南珣;王殿龙;康德纯
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
渐开线圆柱斜齿轮的接触分析针对GB/T19406-2003型渐开线圆柱斜齿轮轮齿折断和齿面点蚀的失效形式，对渐开线圆柱斜齿轮的力学性能和疲劳强度进行研究，通过研究齿轮的啮合原理，分析齿轮啮合的力学特性，建立渐开线圆柱斜齿轮齿廓啮合的受力模型，以此为理论推导精确求解齿轮啮合受力的解析方法。
通过推导解析方法计算齿轮传动过程中的载荷变化规律、接触应力变化规律，利用齿轮传动过程中轮齿载荷变化规律、接触应力变化规律，为更深入研究齿轮失效提供理论基础。
标签：静力学接触分析;接触线长度;瞬态变化率According to GB/T19406-2003 type of involute helical gear tooth broken tooth pastry and corrosion failure modes，the mechanical properties of the involute cylindrical helical gear and fatigue strength is studied. Based on this theory，accurately，the analytical method for the gear mesh force is derived by studying the gear engagement theory，analysis of the mechanical properties of gear engagement and set up of involute helical gear tooth profile meshing force model. In terms of deriving the analytical method，the load change rule and contact stress change rule in gear transmission process are calculated，and the fatigue life of gear is calculated accurately by using the load change rule and contact stress change rule in gear transmission process，which provides a theoretical basis for further research on gear failure.Keywords：Static contact analysis; Dynamic contact analysis; Contact fatigue analysis為了适应重工业核心技术的发展，齿轮设计、制造及优化需要满足重载、高速、大功率、高承载、高精密、轻质量的技术要求，同时齿轮传动也向着平稳、可靠、噪音低、寿命长的方向发展。
摘要齿轮是机械产品的重要零件，齿轮传动是传递机械动力和运动的一种主要形式。
它与皮带、摩擦、液压等机械传动相比较，具有功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、安全可靠等特点。
因此，它已成为许多机械产品中不可缺少的传动部件。
齿轮设计与制造的水平直接影响到产品的性能和品质。
由于它在工业发展中的突出位，齿轮的质量和可靠性已成为机械工业化的一种象征。
齿轮传动在航空产品上也得到了广泛的应用，是航空产品，尤其是航空发动机的重要传动件，其性能的优劣在一定程度上决定着整个产品的质量水平。
齿轮是机械传动中常用的零件之一, 尤其渐开线齿轮应用广泛。
本文给出了渐开线根切变位圆柱斜齿轮的端面重合度计算公式，推出它的接触线长度的精确计算公式，并首次采用动态统计规律下接触线平均长度作为计算的平均值，使齿轮传动的设计和校核更加精确合理。
利用MATLAB软件，绘制出了接触线长度变化率随端面重合度、纵向重合度的二维和三维图，并分析出重合度的最佳和最差组合条件。
同时，给出了接触线长度计算的程序化和参数的动态调整，从而为齿轮的传动设计提供了理论依据和简捷算法。
关键词：斜齿圆柱齿轮接触线 MATLABAbstractGear is an important part of mechanical products, mechanical power transmission gear transmission is a major form and movement.It is with the belt, friction, hydraulic mechanical transmission, compared with a power range, high transmission efficiency, transmission ratio accuracy, long life, safe and reliable.so,It has become indispensable in many machinery drive components.The level of gear design and manufacture a direct impact on product performance and quality.Because of its prominent position in industrial development, quality and reliability of the gear has become a symbol of industrial machinery.Gear products in the air has also been widely used in aviation products, especially the importance of aero-engine transmission parts, its performance advantages and disadvantages to some extent determines the quality of the monly used in mechanical transmission gear is one of the parts, in particular, are widely used involute gear.In this paper, undercut involute helical deflection face contact ratio gear formula,Launched its exact length of the contact line of the formula,Statistical law for the first time under the dynamic contact line as the calculation of the average length of the average, the gear drive design and verification more accurate and reasonable.Using MATLAB software, to map out the rate of change of contact length with the face contact ratio, degree of vertical two-dimensional and three-dimensional coincidence map, and analyze the degree of coincidence of the best and worst combination of conditions.At the same time, given the length of contact line calculation procedures and parameters of the dynamic adjustment of the gear drive so as to provide a theoretical basis and design of simple algorithms.Key Words:Helical Gears Contact line MATLAB目录摘要 (1)Abstract (2)第一章 引言 (4)1.1国内外研究现状 (4)1.2课题的基础了解 (7)1.3本文主要研究内容 (7)第二章 斜齿圆柱齿轮接触线长度计算理论及公式推导 (8)2.1引言 (8)2.2 变位根切齿轮重合度及接触线长度的计算 (9)2.2.1 渐开线斜齿变位根切齿轮重合度的计算 (9)2.2.2 渐开线斜齿圆柱齿轮接触线长度的精确计算 (10)2.3 根切齿轮接触线长度随αε、βε的动态变化规律分析 (12)2.3.1 动态统计规律下的平均长度 (13)2.3.2 接触线长度变化与重合度αε、βε的组合分析 (15)2.4本章小结 (15)第三章 基于MATLAB 接触线长度的参数化调整 (16)3.1引言 (16)3.2MATLAB 简介 (16)3.3 基于MATLAB 的接触线长度参数化调整实例 (18)3.4 本章小结 (18)第四章 结语 (19)附录 程序清单 (20)参考文献 (28)致谢 (31)第一章引言1.1国内外研究现状齿轮是机械产品的重要零件，齿轮传动是传递机械动力和运动的一种主要形式。
