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基于有限元法的变位齿轮的啮合仿真康晓晨;李常有【摘要】用有限元软件对渐开线变位齿轮进行精确建模、啮合仿真，并分析了变位齿轮的动力学参数。
用四段圆弧法对渐开线变位齿轮齿轮精确建模，取一组变位系数为0．3的高变位齿轮副，用ANSYS软件仿真分析齿轮啮合动力学参数。
研究发现，有限元仿真得到的数据准确可靠，有助于提高变位齿轮的设计和应用。
%The modified gear is accurately modeled and simulated with the finite element software, and the kinetic parameters of modified gear are analyzed.Modified gear accurate is modeled by four arcs method, gear dynamics parameters are simulated and analyzed by a set of modification coefficient with high gear 0.3.The study found that the finite element simulation data is accurate and reliable, it can improve the design and application of modified gear.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】3页(P28-29,33)【关键词】变位齿轮;四段圆弧;有限元;动力学【作者】康晓晨;李常有【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳 110819;东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TH133;TB122利用计算机仿真进行机械结构设计是现代制造领域的重要方法之一，其目的是优化产品结构，满足设计需求［1］。
双圆弧谐波齿轮设计及性能仿真袁安富;林森;仲霞莉【摘要】基于渐开线谐波齿轮的设计经验，根据圆弧齿廓谐波齿轮啮合原理，设计双圆弧齿形谐波齿轮。
使用三维软件UG对其进行建模和装配，分析双圆弧谐波齿轮传动的啮合性能，通过有限元分析软件ANSYS，对波发生器装入后的柔轮进行仿真分析，查看柔轮的应力分布状况，验证柔轮变形量及预测其危险断面。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】4页(P110-113)【关键词】谐波齿轮;双圆弧齿廓;UG;有限元分析【作者】袁安富;林森;仲霞莉【作者单位】南京信息工程大学信息与控制学院，南京 210044; 江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心，南京210044;南京信息工程大学信息与控制学院，南京 210044;南京信息工程大学信息与控制学院，南京 210044【正文语种】中文【中图分类】TH130 引言针对目前国内制造业自动化转型，我国将成为全球工业机器人最大的市场。
作为机器人的核心传动部件，谐波减速器将担当着举足轻重的地位。
采用渐开线齿形谐波齿轮，柔轮和刚轮只是近似共轭[1]，大多数齿均为边缘啮合或尖点啮合，这种啮合受力不均匀，轮齿容易磨损，而且载荷过大时容易造成齿与齿之间的干涉。
而圆弧齿廓同时啮合的齿数更多，运动精度更高，柔轮的疲劳强度也得到很大提高。
1 谐波减速机结构形式[2]谐波减速机中柔轮的结构一般分为圆柱型和钟形，本文主要分析圆柱形柔轮，轴连方式为凸缘外向的螺钉连接。
波发生器结构众多，本文采用标准椭圆凸轮波发生器，这种波发生器可以使柔轮与刚轮的啮合达到理想状态，运转平稳，精度高，效率也较高。
椭圆凸轮波发生器装入柔轮后，柔轮变形如图1所示，1表示柔轮变形前，2表示柔轮变形后。
谐波减速器基本结构为：波发生器作为输入部件，刚轮作为固定部件，柔轮作为输出部件。
图1 柔轮变形图图1中w为柔轮的径向位移，w0为柔轮长轴处的最大变形量，rm是柔轮变形之前的半径，ρr是原始曲线的极半径。
双圆弧齿轮参数化建模及传动分析宋利民;李良燕;黄一展;姜宏奎;王延忠【摘要】以某型号减速器的双圆弧齿轮传动为例,理论计算出双圆弧齿轮基本齿廓参数,通过UG三维建模软件进行参数化建模,生成双圆弧齿轮实体模型.将齿轮模型进行一定的简化,并导入ABAQUS有限元分析软件中,建立双圆弧齿轮有限元装配模型.对模型进行有限元网格划分及前处理,提出了适应于双圆弧齿轮的网格划分方法,得到了高质量的网格模型;并设置了适合的有限元分析条件.对特定工况下齿轮的接触应力、传动误差及重合度进行了分析,发现双圆弧齿轮只有在凹、凸齿面上的部分区域产生接触,齿顶、齿根部分均不参与啮合,最大应力出现在凹齿面靠近过渡齿面处;齿轮传动过程平稳,传动误差波动幅值仅为10-5 rad,重合度高达3.5.为双圆弧齿轮传动分析计算提供了指导和方法.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】4页(P26-29)【关键词】双圆弧齿轮;ABAQUS;有限元;传动误差;重合度;接触应力【作者】宋利民;李良燕;黄一展;姜宏奎;王延忠【作者单位】山东柳杭减速机有限公司,山东淄博 255200;山东柳杭减速机有限公司,山东淄博 255200;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191;山东柳杭减速机有限公司,山东淄博 255200;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191【正文语种】中文【中图分类】TH132.41双圆弧齿轮是凸齿面和凹齿面相互啮合的一种传动形式，由于其垂直于瞬时接触迹线平面内的综合曲率半径很大，经跑合与受力发生弹性变形使得点接触将变为区域接触，双圆弧齿轮传动相对于渐开线齿轮具有承载能力强(约为渐开线齿轮的1.5～2.5倍)、不易出现有害性点蚀、齿面间易于形成油膜、润滑条件好和不易产生磨损等优点，因此双圆弧齿轮传动被大量应用于重载机械设备中。
双圆弧齿轮在实际传动中所受的载荷情况、传动性能参数是双圆弧齿轮研究者和使用者非常关心的问题，这是双圆弧齿轮设计工作的重要基础[1-3]。
基于虚拟样机技术的双圆弧弧齿锥齿轮数字化设计与制造王高升;游红【摘要】结合双圆弧孤齿锥齿轮的特点及加工原理,建立基于虚拟样机技术的圆弧锥齿轮数字化制造仿真平台,三维虚拟加工仿真加工模型,并进行了虚拟仿真加工,验证了数字化模型的正确性.【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(023)001【总页数】3页(P35-37)【关键词】双圆弧弧齿锥齿轮;虚拟样机;仿真加工【作者】王高升;游红【作者单位】湖南工程学院工程训练中心,湘潭411101【正文语种】中文【中图分类】TH132.4;TP391.90 引言双圆弧弧齿锥齿轮传动作为一种新型的齿轮传动方式［1］，在传动过程中是凹凸齿廓点接触共轭啮合，在同一个轮齿侧面上存在两条接触线.由于啮合过程中可以实现多点接触和多对齿啮合，而且其凹齿齿根厚度会增大，提高了弯曲强度，故它比一般的弧齿锥齿轮传动的承载能力要高，使用寿命更长，被广泛应用于航空航天、汽车、轮船等机械产品中的主要驱动件，但是其齿面曲线复杂，采用常规的方法不能够准确建立起能反映真实齿面信息的三维模型.本文借助Cimatron8.5三维参数化设计软件，构建出双圆弧弧齿锥齿轮的数字化模型，并运用虚拟样机技术对具有复杂曲面的数字化模型进行加工过程模拟仿真，建立基于虚拟样机技术的双圆弧弧齿锥齿轮数字化制造仿真平台，实现双圆弧弧齿锥齿轮的数字化设计、制造一体化.1 虚拟样机技术虚拟样机技术是在产品设计开发过程中，在计算机上利用各种仿真软件建造出产品的模型，并对其性能进行仿真分析，进而根据仿真结果对产品设计进行优化，以提高产品性能的一种新的设计方法虚拟样机技术是对传统设计方法的一次历史性革命，完全区别于传统以物理样机为基础的设计，大大减少了昂贵而费时的物理样机制造及试验过程.设计者可以直接在计算机上对产品所涉及到的概念设计、性能分析、虚拟加工、虚拟装配等进行快速分析，提出多种设计方案，进行比较优化，在设计中及时发现问题.利用虚拟样机技术，能够极大地缩短产品设计开发周期、节约研发资本和提高产品质量［2］.2 圆弧锥齿轮数字化建模双圆弧弧齿锥齿轮传动的基本齿廓跟双圆弧圆柱齿轮传动相同，均为基本齿条法截面内的齿形.为了提高齿轮轮齿的弯曲强度，减少齿轮的体积，本文采用具有齿高低，齿根厚及热处理变形小等特点的GB／T12759－1991型［3］齿形构建数字化模型，双圆弧弧齿锥齿轮基本参数如表1所示.表1 齿轮副基本参数齿数 12 模数6 30°分锥角18.9246° 齿顶高 5.4盘铣刀直径228.6 齿根高 6.6齿宽 46 全齿高 12螺旋角35° 中点锥距 135.506分度圆直径103 平顶齿轮齿数轴交角90° 压力角37建模过程是利用双圆弧齿廓的假想平面齿轮与锥齿轮相啮合的原理进行加工的.当假想齿轮与被加工轮坯以一定的传动比转动时，刀刃就会在轮坯上切出相应的齿槽［4］.模拟切削加工建模时，由于切削一次成型，故可一次调整铣刀盘位置，通过做布尔减运算得到齿槽的形状.铣刀轮廓通过扫掠可得铣刀盘模型.锥体草图通过旋转可以得到齿轮毛胚.其实体模型及相对位置关系如图1所示.图1 铣刀盘模型与齿轮毛胚位置关系再通过做布尔减运算可得到一个双圆弧弧锥齿轮齿槽，通过实体特征的图样面命令可以得到完整的齿轮模型，如图2所示.图2 双圆弧弧锥齿轮数字化模型3 圆弧锥齿轮加工分析圆弧齿轮的制造工艺与渐开线斜齿轮的制造工艺基本上相同.凡能加工渐开线斜齿轮的机床，一般都能加工圆弧齿轮.渐开线齿轮的加工方法有成型法和范成法（展成法）两种.下面采用V850－5AX五轴联动数控铣削加工中心对圆弧锥齿轮铣削进行仿真加工.利用数控机床仿真加工软件VERICUT，建立了五轴联动加工中心机床模型及双圆弧弧齿锥齿轮三维仿真加工模型，并对给定参数的双圆弧弧齿锥齿轮进行虚拟仿真加工.图3为机床模型示意图，其中X、Y方向的运动控制工件在机床中的位置，A、C方向的运动实现工件转动和工件安装角度的调整，工件的进给由刀具沿Z轴方向往复运动来实现.切削刀具参数如表2所示.图3 为机床模型示意图表2 切削刀具参数序号刀具号刀具名称刀具规格刀具材料01 TX1 平底刀φ12高速刚02 TX2 球头铣刀 R5 高速刚03 TX3 球头铣刀 R3 高速钢04 TX4 球头铣刀 R2高速钢利用VERICUT进行虚拟仿真加工可以不考虑进给量的大小，也可以给定进给量，图4为虚拟仿真加工结果.图4 虚拟仿真加工结果.4 结论本文借助Cimatron8.5三维参数化设计软件，构建出双圆弧弧齿锥齿轮的数字化模型，并运用虚拟样机技术对具有复杂曲面的数字化模型进行加工过程模拟仿真.通过建立机床模型及双圆弧弧齿锥齿轮三维仿真加工模型，验证了加工模型的合理性.基于虚拟样机技术的数字化设计与制造方法对于推广双圆弧锥齿轮的应用，提高双圆弧锥齿轮的加工质量及效率具有重要意义.通过虚拟仿真加工，可以快速而准确地模拟数控加工过程，检查NC代码，验证切削路径和异常干涉等情况，具有很强的实用价值.参考文献【相关文献】［1］姚俊红，武宝林.双圆弧弧齿锥齿轮的实体建模方法及加工过程模拟［J］.机械设计，2003，20（6）：23－24.［2］李丹，李印川.虚拟样机技术在制造业中的应用及研究现状［J］.机械，2008，35（6）：1－4.［3］邵家辉.圆弧齿轮（第2版）［M］.北京：机械工业出版社，1994.［4］刘东超，杨宏斌.基于加工的弧齿锥齿轮三维建模［J］.河南科技大学学报（自然科学版），2010，31（5）：12－15.［5］李云龙，曹岩.数控机床加工仿真系统VERICUT［M］.西安交通大学出版社，2005.。
Software Design of the Parametric Stress Analysis in Double-Arc Helical Gears Based on ANSYS and VB 作者： 陈胡兴[1];孙鹏[2]
作者机构： [1]宜兴技师学院机电系,江苏宜兴214206;[2]无锡职业技术学院机械技术学院,
江苏无锡214121
出版物刊名： 无锡职业技术学院学报
页码： 60-61页
年卷期： 2012年 第1期
主题词： 双圆弧齿轮;参数化;ANSYS;VB
摘要：基于结构参数化设计思想,在有限元软件ANSYS的基础上嵌入APDL语言,采用VB语言开发出前后置处理软件。
该软件采用人机对话的方式,操作十分简便,只需输入双圆弧齿轮设计的基本参数,就可以进行计算分析,并且自动获得计算结果。
该软件为设计人员提供了双圆弧齿轮分析应力的工具,也为工程设计分析提供了一种新的思路。
渐开线齿轮和标准双圆弧齿轮的接触有限元分析梁培生;周二杰【摘要】本文以Pro/E软件为基础,分别建立渐开线齿轮和标准双圆弧齿轮的三维接触模型,进行ANSYS接触分析.通过比较等效应力分布云图,分析两种齿轮的优缺点和主要应用.结果表明,在制造成本及制造工艺方面渐开线齿轮具有优势,在齿轮泵方面应用较广;在接触强度和承载能力方面渐开线齿轮不及双圆弧齿轮,双圆弧具有广阔应用前景.本文为齿轮的研究,特别是标准双圆弧齿轮的研究提供借鉴.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P55-57)【关键词】渐开线齿轮;标准双圆弧齿轮;有限元分析【作者】梁培生;周二杰【作者单位】江苏科技大学机械工程学院,镇江 212003;中国农业科学院蚕业研究所,镇江 212018;江苏科技大学机械工程学院,镇江 212003【正文语种】中文齿轮泵结构简单，加工方便，且具有体积小、重量轻、自吸能力强、对油液污染不敏感等特性，被广泛应用于冶金、航空、采矿等行业中[1]。
目前，农用齿轮泵主要为外啮合渐开线圆柱齿轮组成。
齿轮泵的主要工作原理是靠齿轮旋转时泵内密封体积的变化来完成吸油和压油的。
而齿轮是齿轮泵中最为重要的零件，齿轮性能的优劣直接关系着齿轮泵的整体性能和寿命。
常见的齿轮泵齿轮为标准渐开线齿轮，也有一部分采用圆弧齿轮。
圆弧齿轮由于具有较高的承载能力，传动中啮合面易形成动压油膜，且具有良好的跑合性，因而受到广泛关注。
目前，圆弧齿轮已广泛应用于冶金机械、矿山机械、起重运输机械、汽轮机组、抽油机、机车、飞机等领域，并取得了良好的效益[2]。
本文对这两种齿轮进行对比分析，标准渐开线齿轮以CB-B32型齿轮泵齿轮为例，标准双圆弧齿轮和渐开线齿轮主要参数一致。
采用大型三维软件Pro/E分别对两种齿轮进行精确建模，然后导入ANSYS中进行接触有限元分析，最后对两种齿轮的等效应力图进行对比分析，得到结论。
