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1.5MW风力发电齿轮箱箱体的有限元分析刘芝娜;于艳丽【摘要】通过对1.5MW风电齿轮箱的有限元分析,得出影响箱体发生变形的各种因素.【期刊名称】《中国设备工程》【年(卷),期】2017(000)020【总页数】2页(P111-112)【关键词】风电齿轮箱;风力发电;有限元【作者】刘芝娜;于艳丽【作者单位】中国船级社质量认证公司,北京 100006;中国船级社质量认证公司,北京 100006【正文语种】中文【中图分类】TM614很多大功率的风电齿轮箱的结构都是由一级行星和二级定轴传动构成，正在进行研发的1．5MV风电齿轮箱的结构也是这种。
1．5MV风电齿轮箱的箱体主要分为四个部分：前箱体、内齿圈、后上圈箱以及后下箱。
这是一种结构以及承载力都比较复杂的机架，是通过力学的理论和公式进行计算后得到的结果，所以，必须要用有限元进行精准的分析。
在分析的过程中，不但要对模型进行准确的描述，还要保证计算的效率，因为1．5MV风电齿轮箱结构具有复杂性，所以要进行简化处理。
（1）对结构产生影响小的环节可以忽略不计，比如一些油孔和监控孔。
（2）采取适量的等效措施。
利用Unigraphics NX2．0建立箱体结构三维模型，使建模方便了很多。
如果在进行有限元分析的时候发现不合理的地方，可以通过以下原则进行调整：将原箱体的结构更清晰的展示出来；将应力分布特征进行真实的显示。
对建好的几何模型进行有限元分析，被分析的箱体参数如表1所示。
由于箱体具备复杂性，所以在进行分析的时候要在10节点进行自动划分，并且，为了分析风力发电机组输入轴和输出轴对1．5MW风电齿轮箱箱体的影响，可以增加两个mass21单元，将输出和输入轴进行连接，以达到进行传递支撑以及弯矩的目的。
1．5MW风电齿轮箱的外载荷主要由重力载荷、内齿圈的啮合力和轴承载荷三部分组成。
重力载荷能够通过将重力施加到实体的离散模型中，可以很大幅度的提升准确度，不需要再进行另外的处理。
针齿中心圆半径r p根据经验公式：式中，前面系数取则，取。
④齿宽=150mm，前面系数取0.11偏心距，短幅系数，针齿半径rp=6.97mm，取r rp=7mm因，则最小曲率半径：计算得到，则，顶切。
⑧针径系数，计算得到K针齿销跨度L=3.5b c，计算得到齿面接触强度校核最大载荷，计算得到齿面接触强度计算。
根据赫兹公式，齿面接触应力按下式计算：1）当量弹性模量E e：摆线轮的弹性模量E1和针齿的弹性模量的弹性模量，故。
2）当量曲率半径ρei，得：令，，则：，且，故：3）任意瞬间针齿与摆线轮接触点的法向压力综上可得：令，Y1随K1、K2、z c以及接触的位置θbi不同而变化，当K1、K2、z c一定时，必有某个=θk使Y1达到最大值Y1max：则：根据插值法取Y1max=1.95。
代入数图3箱体图4装配体内部结构图1行星轮图2摆线轮4齿轮副有限元分析针对风电变桨减速器结构，对代表性的齿轮副进行了有限元模型的建立和分析，其中包括一对外啮合齿轮副、摆线轮与针齿接触副。
4.1外啮合齿轮副建立外啮合齿轮副的实体模型，并导入ANSYS中，应用Swept Meshing（扫掠法）进行网格划分，网格模型共计25140个单元，29010个节点，外啮合齿轮副有限元模型如图5所示。
图5外啮合齿轮副网格图外啮合齿轮副计算模型边界条件为：主动轮z1施加扭矩载荷，径向和轴向施加零位移约束，可绕中心线转动；动轮z2的切向、径向和轴向均施加零位移约束，边界条件如图6所示。
图6外啮合齿轮副边界条件4.2摆线轮与针齿接触副将建立的实体模型导入ANSYS Workbench中，建立摆线轮与针齿接触副有限元模型，应用Hex Dominat行网格划分，共计116254个单元，455334个节点，网格模型如图7所示。
图7摆线针齿网格图摆线轮与针齿接触副有限元模型分析边界条件为：齿外圈切向、径向和轴向均施加零位移约束；分布的轴承孔面径向和轴向施加零位移约束，所示。
轴的有限元分析范文有限元分析是一种数值计算方法，常用于虚拟设计与仿真领域，对于轴的有限元分析，主要用于研究轴的结构与性能，同时也包括轴的强度、刚度、稳定性等方面的分析。
轴是机械设备中的重要组成部分，承担传动力、转矩或负载。
在许多工程领域中，例如汽车、船舶、飞机、机械制造等，轴的设计与分析至关重要。
有限元分析可以为轴的设计提供大量的有关应力、应变、变形等信息，从而优化轴的设计，并确保其安全可靠的工作。
在进行轴的有限元分析时，首先需要将轴的几何模型离散化为有限数量的单元，如线单元或曲面单元。
然后，在每个单元中，根据轴材料的性质和受力情况，建立适当的有限元模型。
在建立有限元模型时，需要确定单元的类型、单元的尺寸、单元的材料特性、单元之间的连接关系等。
另外，轴的边界条件也需要在有限元模型中考虑。
例如，如果轴的两端有固定止动装置，则可以将这些固定点设为边界条件。
根据轴的应力分布情况，也可以在适当的位置施加力或约束。
这些边界条件对于准确模拟轴的实际工况非常重要。
有限元分析的核心是解方程组，根据有限元模型和边界条件，可以得到轴的应力、应变、变形等参数的数值解。
这些解可以帮助工程师了解轴的强度、刚度、稳定性等方面的问题，并进行必要的优化设计。
此外，有限元分析还可以考虑轴的材料非线性、温度效应、接触问题等。
轴的材料非线性可以通过引入材料本构模型来进行描述，温度效应可以通过考虑热应力和热变形来分析，接触问题可以通过考虑轴与其他部件之间的摩擦、干涉等来模拟。
总的来说，轴的有限元分析是一项复杂的工程计算工作，需要工程师在建立有限元模型、选择加载条件、设置边界条件等方面具备专业的知识和经验。
通过轴的有限元分析，可以为轴的设计与优化提供可靠的工程依据，提高轴的性能和可靠性。
第23卷第3期 黑 龙 江 工 程 学 院 学 报(自然科学版) V ol .23№.32009年9月 Journal of Heilongjiang Institute of Technology Sep .,2009基于ANS YS 的变速器齿轮有限元静力学分析赵雨旸(黑龙江工程学院汽车工程系,黑龙江哈尔滨150050)摘 要:用有限元分析方法对变速器齿轮的静力学特性进行理论计算和研究。
建立各齿轮的有限元模型,应用有限元分析软件A NS YS 对模型进行分析计算,得出各齿轮的应力和应变,并对计算结果进行静态分析。
关键词:变速器;齿轮;有限元;静态分析中图分类号:T H132.41;T P39 文献标识码:A 文章编号:1671-4679(2009)03-0001-03Finite element static analysis of the transmissiongear based on ANSYSZH AO Yu -yang(Dept .of Automo bile Engineering ,Heilongjiang I nstitute of T echnolog y ,Ha rbin 150050,China )A bstract :Using finite element analy sis me thod ,the calculatio n and study o f static behaviors on the gear w heel of the transmission are perfo rmed .The finite element model of the g ear s is e stablished .A softw are -ANSYS is used to analy ze the static behavio rs of the transmission g ears .The stress and the strain are obtained ,and the influence factors are analy zed interio rly .Key words :transmissio n ;gear w heel ;finite elem ent ;static analy sis收稿日期:2009-03-07作者简介:赵雨旸(1971～),女,副教授,研究方向:车辆工程.汽车变速器是汽车底盘的主要工作装置,换档频繁,磨损严重,是汽车早期损坏的主要部件之一。
毕业设计（论文）圆锥齿轮参数化设计及力学分析学院（系）：机电信息工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师：评阅教师：完成日期：摘要直齿锥齿轮是在机械上应用比较多的零件，其参数化设计的顺利进行以及力学分析将大大增加科技人员在产品开发阶段应用计算机辅助的方便性和实用性。
在Pro /E软件中，根据机械设计中有关齿轮的设计原理，通过建立直齿锥齿轮中各变量与模数m、齿数z等基本设计参数的关系，可以实现直齿锥齿轮的参数化设计，虚拟装配和运动仿真等研究，并通过干涉分析可以发现零件设计图的缺陷。
利用此方法，可以把设计错误消除在制造前，以减少重复性工作，减少工程损失。
参数化设计方法提高了设计的柔性和敏捷性，具有重要的工程应用价值。
使工程技术人员可以通过变动某些约束参数而不必改动元件设计的全过程来更新设计。
这种设计方法的编辑、修改等很容易实现，大大地简化了产品设计的过程。
关键词：Pro／E；直齿锥齿轮；参数化建模；仿真AbstractSpur bevel gear is widely applied in the mechanical parts. It’s parametric design smoothly and mechanical analysis will greatly increase the application of computer aided convenience and practical of those science and technology personnel working in product development phase. In Pro/E, according to the design principle of the gear of the mechanical design , and by establishing the relationship of the variable and basic design parameters of the spur bevel gear, such as module m, number of teeth z and so on. To realize parameter design of the spur bevel gear, virtual assembly and motion simulation, etc. And through the interference analysis we can find flaws when design parts. By this method, we can eliminate the error before design the part, so as to reduce repetitive work and reduce the loss Parametric design method improves the design flexibility and agility, and has the important engineering application value. The engineering and technical personnel can update the design just through changing some constraint parameters and don't have to change the whole process of the component design. The editing and modify etc of this design method are easy to achieve, and greatly simplified the product design process.Key Words：Pro/E; Spur bevel gear; Parameterized modeling; Simulation目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1课题研究背景和意义 (1)1.1.1 课题研究背景 (1)1.1.2课题研究的意义 (1)1.2 国内外发展现状 (2)1.3 本课题主要工作和内容 (3)2 CAD技术及Pro/E软件的介绍 (4)2.1计算机辅助设计(CAD)的研究现状及发展趋势 (4)2.1.1 CAD技术简介 (4)2.1.2 CAD软件现状、主要分类及各自的主要特色 (4)2.1.3 CAD发展方向 (5)2.2 Pro/E软件简介 (6)2.2.1 软件概述 (6)2.2.2 Pro/ENGINEER软件包简介 (7)3直齿锥齿轮的参数化设计 (8)3.1 参数化建模原理分析 (8)3.2 直齿圆锥齿轮参数化建模 (9)3.2.1直齿锥齿轮的建模思路 (9)3.2.2 零件解析 (10)3.2.3 参数化设计过程 (10)4 直齿锥齿轮的运动仿真 (15)4.1 建立安装基准 (15)4.2 进入Pro/E装配环境，进行齿轮的装配 (16)4.3 运动仿真 (16)4.3.1设定运动参数 (17)4.3.2 启动运行 (17)4.3.3干涉分析 (17)5 直齿锥齿轮的有限元分析 (18)5.1 有限元分析概述 (18)5.2 创建有限元分析模型 (18)5.3 添加材料、约束和载荷 (18)5.4运行分析并查看结果 (19)结论 (23)参考文献 (24)附录A 锥齿轮设计参数 (25)附录B 直齿锥齿轮的参数关系 (26)致谢 (28)1绪论1.1课题研究背景和意义1.1.1 课题研究背景齿轮传动是机械传动中的重要装置，它具有质量小、体积小、传动比大和效率高等优点，已广泛应用于汽车、船舶、机床、矿山冶金等领域，它几乎适用于一切功率和转速范围。
基于有限元APDL参数化分析滚珠直线导轨副王守珏【摘要】根据滚动导轨副的结构特征，采用从端面到实体、端面网格到实体网格的建模方法，针对构件特征，建模实体单元采用八节点六面体单元solid185。
该建模方法在滚动导轨副啮合特性分析中的应用表明，所建滚动导轨副参数化有限元模型具有通用性强、可移植性好、单元划分可控性好及网格易于调整等优点，可作为多种分析类型的基础模型。
【期刊名称】《金属加工：冷加工》【年(卷),期】2016(000)020【总页数】3页(P58-60)【作者】王守珏【作者单位】南京工艺装备制造有限公司江苏 211178【正文语种】中文滚珠直线导轨副以其精密的直线导向性、高承载、高速度、高精度、低磨损以及高刚性等特点，广泛应用于各类数控装备及自动化生产设备等领域。
特别是在装备制造业上，滚动导轨副已成为数控机床和自动化设备的关键元件，其性能直接决定设备的好坏。
随着机床行业全面向高精尖方向发展，对滚动导轨副的设计开发提出了更高的要求：不仅需要可以快速完成滚动导轨副的结构设计，同时更需要验证结构设计的合理性以及是否可以达到设计目标。
因此必须对其进行静力学和动力学性能分析，为滚动导轨副的性能优化设计提供重要依据。
由于滚动导轨副包含滑块、导轨、返向器及多个滚动体，导致影响因素较多。
用传统理论对其进行动、静力学分析较为复杂及繁琐，尤其是对其动力学方面的研究更为困难。
基于有限元方法（FEM）的各种有限元软件（ANSYS、NASTRAN等）则相对简单的多，并且被国内外广泛采用。
而在有限元分析过程中，每次分析都需要大量的重复操作，会影响到分析效率。
此外，通过UG、SolidWorks、Pro/E 等三维软件建模并导入有限元软件进行分析时，容易使模型受损、产生缺陷，这种情况在模型较复杂、构件相对较多时显得尤为明显。
因此本文拟建立一种滚动导轨副的参数化有限元建模方法，希塑通过这一研究，为滚动导轨副的动、静态等分析提供一种高效参数化分析方法。
基于UG的标准斜齿圆柱齿轮及变位齿轮的参数化建模所在学院机械工程学院专业名称机械设计制造及其自动化年级二零一零级学生姓名、学号指导教师姓名、职称讲师完成日期二零一零年五月摘要齿轮是机械行业中被广泛应用的零件之一，齿轮轮齿的精确三维造型被视为齿轮机械动态仿真、NC加工、干涉检验以及有限元分析的基础。
但在UG7.0软件上并没有专门的模块，所以本文详细阐述的是在UG7.0平台上建立斜齿圆柱齿轮及变位齿轮三维模型的新方法。
由于斜齿轮的轮廓线不是标准曲线，想实现齿轮造型的精确建模有一定的难度。
斜齿轮常用的成型方法是扫掠成型法，但此方法实现的建模不准确。
为了改变这种缺点，本论文提出了通过建立渐开线、齿根过渡曲线对称方程，精确计算出了分界齿数与曲线起始、终止角度，以自由形式特征下的扫掠为工具的解决方案。
该方法符合标准斜齿圆柱齿轮齿廓线的定义,可以实现齿轮的精确建模。
通过实例建模，此方法同样适用于变位齿轮的参数化建模，提高了变位齿轮工程设计的效率。
关键词：斜齿轮及变位齿轮；渐开线；过渡曲线；对称方程；参数化建模ⅠABSTRACTGear is the machinery industry is widely applied in one of the parts, and gear of gear tooth accurate three-dimensional modeling is regarded as dynamic simulation, NC gear machinery processing, the interference of the finite element analysis test and the foundation. But in UG7.0 software and no special module, so in this paper expounds in UG7.0 platform is established on the helical gear shift gears and three dimensional model of the new method.Because the outline of the helical gear line is not standard curve, want to realize the precise gear modelling modeling has the certain difficulty. The helical gear commonly used the shaping method is sweeping ChengXingFa, but this method of modeling is not accurate. In order to change this weakness, this paper puts forward through the establishment of the involute tooth root, transition curve equation of symmetry, accurate boundary calculated with curve starting, termination number Angle, the free form the sweeping characteristics for the tool solutions. This method accord with standard helical gear tooth profile line of the definition, can realize the precise modeling gear.Through the example modeling, this method is also applicable to shift gears of parameterized modeling, improve the gear shift of the project design efficiencyKey words: The helical gear and shift gears; Involute; Transition curve; Symmetrical equation; Parameterized modelingⅡ目录1 引言 (1)1.1国内外的研究现状及发展趋势 (1)1.2课题研究内容 (2)1.3课题研究的意义 (2)1.4参数化建模策略 (3)1.5 Unigraphics介绍 (4)2斜齿轮的基本参数与几何尺寸计算 (5)2.1斜齿轮基本参数 (5)2.2设置齿轮参数和相关尺寸计算 (5)2.2.1前、后端面齿廓曲线的生成 (6)2.2.2齿根过渡曲线的建立 (8)3 标准斜齿圆柱齿轮的参数化建模 (11)3.1 基圆直径小于齿根圆直径即Z>分界齿数时 (11)3.1.1设置斜齿轮基本参数 (11)3.1.2斜齿轮计算参数的设置 (11)3.1.3创建斜齿轮前、后端面齿廓 (12)3.1.4 建造齿轮模型时的表达式 (13)3.1.5创建螺旋线 (15)3.1.6创建螺旋齿 (16)3.1.7创建完成斜齿轮实体 (16)3.1.8参数化实现 (17)3.2 基圆直径大于齿根圆直径即Z<分界齿数时 (17)3.2.1斜齿轮建模的表达式 (17)3.2.2创建斜齿轮齿廓曲线 (19)3.2.3创建螺旋线 (20)3.2.4创建螺旋齿 (21)3.2.5创建斜齿轮实体 (21)3.2.6参数化实现 (22)4 变位斜齿轮的实体建模 (23)4.1概述 (23)4.2变位斜齿轮的参数化设计 (24)4.2.1 基圆直径小于齿根圆直径时即Z>分界齿数时 (24)4.2.2基圆直径大于齿根圆直径时即Z<分界齿数时 (31)5斜齿轮参数化建模 (39)5.1参数化设计步骤及其方法 (39)5.1.1利用表达式进行参数化 (39)5.1.2利用表达式的电子表格功能实现参数化 (40)Ⅲ5.1.3利用部件族电子表格功能实现参数化 (41)6总结与展望 (48)参考文献 (44)致谢 (45)Ⅳ1 引言齿轮传动被视为传递机械力的主要运动方式，在工业发展中占有重要地位。
