一種漸開線圓柱斜齒輪機構(gòu)參數(shù)化分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及齒輪傳動設(shè)計分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種漸開線圓柱斜齒輪機構(gòu) 參數(shù)化分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 漸開線圓柱斜齒輪傳動是機械傳動中最為常見的形式之一，可以傳遞兩平行軸間 的運動和動力，具有嚙合性好、傳動平穩(wěn)、重合度大和傳遞扭矩大等優(yōu)點。漸開線圓柱斜齒 輪設(shè)計的主要內(nèi)容之一為力學(xué)強度校核計算，傳統(tǒng)的校核計算僅能宏觀掌握齒輪的安全系 數(shù)，難以把握輪齒應(yīng)力分布特點和變化規(guī)律，并且校核工作量極大，經(jīng)常重復(fù)性的工作，費 時費力，對人力成本造成極大的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種漸開線圓柱斜齒輪機構(gòu)參數(shù)化分析方法； 該方法具有效率高、可靠性好的特點。
[0004] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：
[0005] -種漸開線圓柱斜齒輪機構(gòu)參數(shù)化分析方法，首先綜合分析提取影響齒輪工作的 各項基本參數(shù)，分別在UG軟件和ANSYS軟件中定義與齒輪各項基本參數(shù)相對應(yīng)的參數(shù)表達(dá) 式，并在UG中建立參數(shù)化的齒輪三維模型；接著將UG中建立的齒輪三維模型導(dǎo)入ANSYS軟 件中進(jìn)行前處理和求解計算，并輸出應(yīng)力應(yīng)變等相關(guān)的計算結(jié)果；分析計算結(jié)果是否滿足 設(shè)計要求，如果滿足設(shè)計要求則本次設(shè)計完成，如果不滿足設(shè)計要求，可以修改齒輪基本參 數(shù)值重新進(jìn)行建模分析計算，直到滿足設(shè)計要求為止，具體包括如下步驟：
[0006] 步驟一、提取參數(shù)：綜合分析影響漸開線圓柱斜齒輪機構(gòu)工作的各項參數(shù)，進(jìn)行整 合分類，按類別提取齒輪幾何參數(shù)、材料特性參數(shù)、載荷特性參數(shù)和有限元模型參數(shù)，并將 上述參數(shù)按照表格形式進(jìn)行編制；
[0007] 步驟二、在UG軟件中建立參數(shù)化的齒輪三維模型：
[0008] 在UG軟件中創(chuàng)建參數(shù)表達(dá)式，該參數(shù)表達(dá)式與步驟1中提取的參數(shù)--對應(yīng)，運 用GC工具箱在創(chuàng)建齒輪選項中指定齒輪類型、模數(shù)、齒數(shù)、齒寬、變位系數(shù)和壓力角等幾 何參數(shù)，完成主動輪和從動輪的創(chuàng)建；在齒輪嚙合選項中指定主動輪和從動輪完成齒輪的 裝配；分別在主動輪和從動輪上加入孔和鍵槽特征，完成漸開線圓柱斜齒輪三維模型的建 立；
[0009] 步驟三、在ANSYS軟件中進(jìn)行前處理：
[0010] 在ANSYS中運用APDL語言編寫參數(shù)化程序，完成三維模型的導(dǎo)入、指定單元類型、 材料屬性、劃分網(wǎng)格、施加載荷、設(shè)定位移約束和設(shè)置接觸前處理任務(wù)，具體步驟如下：
[0011] 1)將步驟二中建立好的三維模型導(dǎo)入到ANSYS軟件中；
[0012] 2)選擇單元類型為20節(jié)點的六面體單元Solidl86,分別為主動輪和從動輪指定 相應(yīng)的楊氏模量、泊松比和密度，將單元大小設(shè)置為1，采用掃略形式將模型劃分為六面體 網(wǎng)格模型；
[0013] 3)在主動輪中心孔圓心處創(chuàng)建11號局部柱坐標(biāo)系，選擇屬于主動輪中心孔面上 的所有節(jié)點，將選中的節(jié)點坐標(biāo)系修改為11號局部柱坐標(biāo)系，同時給選中的所有的節(jié)點指 定FY向的固定力，完成主動輪轉(zhuǎn)矩的施加；
[0014] 4)在從動輪中心孔圓心處創(chuàng)建12號局部柱坐標(biāo)系，選擇屬于從動輪中心孔面上 的所有節(jié)點，將選中的節(jié)點坐標(biāo)系修改為12號局部柱坐標(biāo)系，同時約束所選節(jié)點X、Y和Z 三個移動，完成從動輪位置約束的施加；
[0015] 5)指定摩擦系數(shù)、接觸間隙和法向接觸剛度，選擇主動輪上參與嚙合的表面 作為接觸面，從動輪上參與嚙合的表面作為目標(biāo)面，目標(biāo)單元為TARGE170,接觸單元為 C0NTA174,完成接觸設(shè)置，前處理完成；
[0016] 步驟四、在ANSYS軟件中進(jìn)行求解計算：
[0017] 進(jìn)入求解模塊，指定分析類型為靜力學(xué)分析，設(shè)置總求解時間為1，求解步為100， 求解器為PCG，求解完成后退出求解模塊；
[0018] 步驟五、分析計算結(jié)果，判斷是否需要修改參數(shù)后進(jìn)行新的分析計算：
[0019] 求解結(jié)束后進(jìn)入后處理模塊，查看應(yīng)力、應(yīng)變和變形計算結(jié)果，判斷斜齒輪機構(gòu)是 否滿足設(shè)計要求，若果滿足設(shè)計要求，則設(shè)計完成；如果不滿足設(shè)計要求，可修改齒輪基本 參數(shù)值進(jìn)行重新設(shè)計分析，直到滿足設(shè)計要求為止。
[0020] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：
[0021] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，改進(jìn)了漸開線圓柱斜齒輪機構(gòu)分析方法，比起傳統(tǒng)的分 析方法大大縮短了設(shè)計時間，減少了設(shè)計費用。應(yīng)用UG與ANSYS軟件聯(lián)合分析計算，編制 參數(shù)化的分析程序，可以簡單地修改其中的參數(shù)，達(dá)到反復(fù)分析各種尺寸、不同載荷大小的 多種擺線輪設(shè)計方案力學(xué)性能，并能準(zhǔn)確的把握輪齒應(yīng)力分布情況和變化規(guī)律，在保證計 算精度的同時，極大地減輕了設(shè)計人員的工作量，提高分析效率，減少分析成本。
【附圖說明】：
[0022] 圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例的流程圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例中斜齒輪機構(gòu)三維模型圖
[0024] 圖3為本發(fā)明優(yōu)選實施例中斜齒輪機構(gòu)有限元模型圖。
【具體實施方式】
[0025] 為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖 詳細(xì)說明如下：
[0026] 請參閱圖1至圖3、一種漸開線圓柱斜齒輪機構(gòu)參數(shù)化分析方法，本發(fā)明所應(yīng)用的 三維軟件為UG nxl0.0 ,有限元分析軟件為ANSYS 15. 0,詳細(xì)步驟如下：
[0027] 1、提取基本參數(shù)：綜合分析影響漸開線圓柱斜齒輪機構(gòu)工作的各項參數(shù)，進(jìn)行整 合分類，按類別提取斜齒輪幾何參數(shù)、材料特性參數(shù)、載荷特性參數(shù)和有限元模型參數(shù)，編 制如下表格1-5。
[0028] 表1主動齒輪幾何參數(shù)
[0029]

[0038] 2、在UG軟件中建立參數(shù)化的漸開線斜齒輪機構(gòu)三維模型：
[0039] 運用UG軟件中的GC工具箱，進(jìn)入柱齒輪建模模塊，在齒輪操作方式中選擇創(chuàng)建 齒輪選項，指定齒形為斜