锥齿轮齿根应力有限元模型和分析

从齿轮加工原理出发,利用渐开线和齿根过渡曲线方程生成轮齿的精确齿形,建立2种等效直齿锥齿轮三维轮齿几何模型,研究渐开线直齿锥齿轮的精确建模方法.分别使用h-单元和p-单元分析计算直齿锥齿轮齿根应力,建立直齿锥齿轮三维轮齿齿根应力有限元计算模型和计算基准.计算结果与ISO国标公式比较,证明模型的正确性、精确性和可靠性.     

基于不同网格密度的齿轮强度仿真

对齿轮强度的精确仿真和分析是齿轮优化设计和参数反求的前提。采用的参数化建模方法,创建了精确的轮齿几何模型。在对两类网格模型仿真结果对比分析的基础上,论述了消除舍入误差的必要性。在消除模型舍入误差的条件下,分别对不同网格密度等级的齿轮模型的齿面变形、齿根应力及分布进行数值仿真。对照经验公式的计算结果,进行误差分析,并得出了如下结论:网格的密度等级对齿面最大变形的仿真结果有较大的影响;而对齿面平均变形、总变形和齿根应力影响甚微。     

人字齿轮的参数化精确建模方法与虚拟装配

在常规齿轮建模中存在着渐开线和齿根过渡圆弧曲线精度不足以及装配误差容易造成干涉的问题,从加工齿轮的角度,以三维建模软件Pro/E为平台,采用参数化建模方法,对人字齿轮零件进行建模,并结合虚拟装配技术和Pro/E中的装配模块来完成零件的虚拟装配,建立相应两个人字齿轮的装配模型.通过在有限元计算和动力学分析中应用,其结果表明建模方法建立的模型精度相对较高,装配方法能有效的消除轮齿干涉,对提高有限元分析、机构运动分析、动力学分析的准确度奠定了基础.     

圆柱斜齿轮动态强度与疲劳损伤仿真

为更好满足使用要求,对圆柱斜齿轮进行精确设计与加工,利用非线性有限元仿真软件MSC Marc对圆柱斜齿轮动态啮合过程齿面接触应力和齿根弯曲应力变化规律进行研究,利用疲劳分析软件MSC Fatigue对轮齿齿根弯曲疲劳寿命进行仿真计算,并根据设计寿命计算出安全寿命系数,为齿轮设计提供理论依据.     

燃料电池轿车变速器齿轮接触 应力分析及疲劳寿命计算

为有效分析燃料电池轿车变速器齿轮接触应力以及更精确地计算齿轮的疲劳寿命,满足齿轮的使用要求,建立齿轮三维模型,应用有限元方法结合变速器实际载荷谱对齿轮接触应力进行仿真计算.根据计算结果,应用齿轮有限寿命设计理论对齿轮疲劳寿命进行计算,得到齿轮的接触应力和疲劳寿命.该方法可以为燃料电池变速器齿轮接触应力分析和疲劳寿命计算提供参考.     

风力发电机组圆柱齿轮的油温故障分析

为了提高风力发电机组齿轮箱工作的可靠性,研究了其油温高的故障特性.综合利用传热学、摩擦学和齿轮啮合理论,建立了圆柱齿轮传动三维热分析有限元模型.采用有限元法.计算在油温高故障状态下运转的圆柱传动齿轮温度分布、热变形和热应力.分析了双圆柱齿轮温度场和热变形的变化规律,并计算了齿轮频率和变形.求解结果显示出了风力发电机组齿轮箱在正常工作和故障频率情况下的形状、位移和等效应力的变化.该研究结果对其故障诊断具有一定的参考价值.     

高速履带车辆主动轮动态应力仿真分析研究

为研究高速履带车辆主动轮的动态应力强度优化问题,由于车辆在运动中承受交变载荷,主动轮受力较强.为改进结构强度,提出建立履带车辆多体动力学模型和车“履带板一主动轮”的单齿、多齿啮合模型以及刚柔耦合,对务工况设定进行了动态应力仿真.结果表明,履带车辆主动轮齿圈齿根处以及固定螺栓孔壁应力较大且在轮齿边缘部位存在应力集中.通过仿真,结果证明轮齿的受力不会对轮齿的应力产生影响,可为高速履带车辆行驶系统的结构设计及优化提供依据.     

非圆齿轮三维造型设计系统的开发

基于非圆形节曲线的非圆齿轮设计和计算要比圆齿轮复杂得多。由于非圆齿轮各轮齿的形状不尽相同,因此无法使用阵列、镜像等方法进行建模。目前的三维机械CAD软件还不能直接进行非圆齿轮实体建模。文章利用Visual Basic语言对三维软件SolidEdge进行二次开发,实现了齿轮的根切校验、凸性校验、压力角计算等功能,建立了非圆齿轮的三维建模系统,为非圆齿轮三维建模参数化设计提供了一种方法。生成的齿轮三维实体可用于装配设计、运动仿真及计算机辅助教学中。     

基于LS_DYNA的齿轮传动有限元动力学分析仿真

为研究齿轮传动系统的转动惯量和传动轴的扭转振动对齿轮应力变化的影响,对某齿轮传动中的1对渐开线直齿轮进行有限元动力学分析仿真．首先利用Pro／Engineering建立齿轮副的CAD几何模型;然后导入到LS_DYNA中建立齿轮副有限元模型,对齿轮副进行接触一碰撞有限元动力学分析;最后考虑该齿轮副后传动的转动惯量以及传动轴刚度对齿轮传动的影响,将转动惯量等效成质量圆盘,将传动轴等效成实体单元,建立齿轮传动等效模型的有限元动力学模型．通过分析计算得到齿轮副在模拟工况下的接触应力变化,同时获得在考虑齿轮接触、变形等情况下齿轮传动系统输入和输出的关系．结果表明,后传动输出速度和加速度明显滞后于前传动产生的速度和加速度,而且经过系统传递后,输入使得传动更加平稳．研究结果可为进一步研究齿轮传动系统的动力学特性和疲劳寿命计算提供参考．     

基于NDIR原理的采煤机齿轮啮合力应力计算

传统采煤机齿轮啮合力应力计算方法存在齿轮啮合数据采集不准、传感器效率偏低问题,导致方法应用误差较大.针对上述问题,提出基于非分散红外(Non-Dispersive InfraRed,NDIR)技术原理的采煤机齿轮啮合力应力计算方法.利用NDIR气体传感器,实时采集采煤机齿轮啮合力应力数据,引入有限元方法构建模型,根据Hertz接触法实现静力等效分析以及静态接触分析,通过ANSUS/LS-DYNA计算采煤机齿轮啮合力应力.为验证研究方法的有效性,设计仿真.仿真结果证明了研究方法具有更小应用误差,拟合度较高,且成本较低,具有较好的应用前景.     

直齿圆柱齿轮弯曲强度等几何分析

齿轮作为一种重要的机械零件,其设计与制造直接影响着机械设备的实际性能与工作质量.由于齿轮的工作寿命与齿轮的最大弯曲应力的六次方成反比,因此精准地计算齿轮齿根的弯曲强度,是延长其使用寿命的必要保证.为了更精准地实现齿轮的弯曲应力的求解计算,本文提出了基于等几何法的齿轮弯曲强度分析算法,实现了对平面齿轮结构力学性能的等几何...     

Precise Design and Stress Analysis of Straight Conical Gear

1 Introduction Straight conical gears are widely used in power transmission between perpendicular shafts. In the last few decades, there has been a growing interest in conical involute gears. Apart from being frequently used in anti-backlash schemes, they are, according to Mitome, also used as reduction gears[1], miter gears, trimming gears and differential gears. The conical involute gear, which is also called beveloid gear by some authors, is an involute gear with tapered tooth thickness, t…     

The research of load spectrum between flexible gear and wave generator of harmonic drive

The harmonic drive is a kind of gear transmission that uses wave generator to produce controllable soft round elastic deformation and engages with rigid gear to transmit motion and power.The load distribution on the surface of the flexible gear and wave generator is an important parameter of studying the deformation of flexible gear and flexible bearing outside the wave generator and is also a necessary condition for studying the fatigue damage of flexible gear under alternating load.In this paper,a 3D model of 32-type 80:1 harmonic drive is build.Based on the generalized Hooke law,a hypothesis of load distribution which is proved to be validity by using finite element simulation is proposed on the interface of flexible gear and wave generator.On this base,the mathematic model and the quantitative calculation formula of the load distribution on the surface of the flexible gear and wave generator are proposed which provide a basis for the dynamic analysis and the fatigue damage of harmonic gear drive.     

基于数值方法的内超环面齿轮齿廓离散建模

超环面行星蜗杆传动系统中的关键零件内超环面齿轮的齿面是一种复杂的 空间曲面。为了实现复杂曲面的数控加工和采用有限元方法对其进行接触分析时,能否获得 精确的内超环面齿轮的实体模型是解决问题的关键。本文针对内超环面齿轮数字化建模问 题,根据内超环面齿轮的数学模型,对其螺旋齿面进行网格划分,提出基于数值方法的内超 环面齿轮离散建模方法。该方法采用截平面蔟将内超环面齿轮模型离散成数据点云,从而获 得内超环面齿轮离散模型,为后期的复杂曲面插值重构提供了基础。     

Quasi-automatic 3D finite element model generation for individual single-rooted teeth and periodontal ligament

The paper demonstrates how to generate an individual 3D volume model of a human single-rooted tooth using an automatic workflow. It can be implemented into finite element simulation. In several computational steps, computed tomography data of patients are used to obtain the global coordinates of the tooth's surface. First, the large number of geometric data is processed with several self-developed algorithms for a significant reduction. The most important task is to keep geometrical information of the real tooth. The second main part includes the creation of the volume model for tooth and periodontal ligament (PDL). This is realized with a continuous free form surface of the tooth based on the remaining points. Generating such irregular objects for numerical use in biomechanical research normally requires enormous manual effort and time. The finite element mesh of the tooth, consisting of hexahedral elements, is composed of different materials: dentin, PDL and surrounding alveolar bone. It is capable of simulating tooth movement in a finite element analysis and may give valuable information for a clinical approach without the restrictions of tetrahedral elements. The mesh generator of FE software ANSYS executed the mesh process for hexahedral elements successfully.     

大型矿车用减速机齿轮系统的疲劳分析

提出一种基于"放大因子"、采用二维平面单元模拟三维实体动态工况的计算疲劳的方法,对某矿车减速机齿轮系统进行疲劳分析,得到太阳轮、行星轮和扭力管在不同抗拉强度下的疲劳寿命.结果表明:太阳轮和扭力管最易发生疲劳破坏;齿轮寿命对抗拉强度的依赖性较敏感;得出的齿轮系统热处理后的抗拉强度建议值能为设计提供参考,且该方法能大大提高计算效率.