基于ANSYS的锥齿齿轮强度分析

介绍利用ANSYS对锥齿齿轮精确建模的方法和有关程序,并尝试将轮齿通过ANSYS转化成由节点及元素组成的有限元模型.计算分析锥齿齿轮啮合过程中的接触应力,并与赫兹公式计算结果进行比较.结论说明了新的接触单元法的精确性、有效性和可靠性.     

基于啮合过程的渐开线直齿圆柱齿轮接触应力分析

根据轮齿齿廓的数学模型,在ANSYS环境下建立了齿轮的平面有限元模型,运用完全牛顿-拉普森方法基于啮合过程对其进行接触应力的静力学求解.结果表明:通过ANSYS软件分析的结果与真实情况很接近,证明了接触单元法的精确性、有效性和可靠性.     

π展角区域内压作用涡旋齿齿根疲劳强度简化计算

确定了涡旋齿齿根疲劳强度计算准则,对π展角区域内压作用下的涡旋齿齿根进行有限元模拟并拟合得到齿根等效应力的简化计算公式。考虑涡旋齿齿根综合应力集中,计算了涡旋齿齿根弯曲疲劳强度计算安全系数和最小计算安全系数,分析了涡旋齿齿根疲劳强度。计算实例表明了齿根应力的简化计算结果与有限元模拟结果吻合较好。研究结果表明,要提高涡旋齿齿根疲劳强度,需要合理匹配涡旋齿的基本参数和涡旋齿的材料,涡旋齿的有效圈数也不能过多。     

内啮合轮齿传动强度分析

利用有限元方法对轮齿齿面接触强度应力和齿根弯曲强度应力进行计算分析,与渐开线圆柱齿轮应力理论计算方法相比较结果相似。但有限元分析方法的应用提高了设计效率,保证了设计的可靠性。     

细高齿齿轮啮合刚度及动态特性研究

为了研究细高齿齿轮的振动特性,以一对标准齿齿轮和细高齿齿轮为对比研究对象,建立直齿轮传动系统平移-扭转动力学模型;采用有限元方法求解细高齿齿轮的时变啮合刚度,分析了负载对刚度的影响规律;通过Newmark-β时间积分法计算齿轮的振动响应,对比标准齿齿轮和细高齿齿轮传动系统的轴承动载荷及齿轮啮合激励,求解了不同转速下两对齿轮系统的输入、输出轴承动载荷。结果表明,细高齿齿轮啮合为两齿-三齿交替接触,刚度变化减弱;轴承动载荷波动幅值较标准齿大幅降低,啮合频率及其倍频幅值明显下降,轮齿间啮合力减小。     

圆柱齿轮的齿根应力及其影响因素分析

利用二维有限元分析方法，考虑齿轮变位及刀具圆角等因素，建立了参数化轮齿通用二维有限元分析模型及其前后处理程序。对圆柱齿轮的齿根应力进行了大量的计算和详细的分析，并且与按国标渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法（ＧＢ３４８０－８３）计算的结果进行了对比。分析了外载荷作用点的变化及刀具圆角的变化对轮齿齿根应力的影响。     

基于多目标遗传算法的齿轮传动优化

针对某牵引机车齿轮常出现齿面胶合、点蚀等问题,采用遗传算法,以重合度,齿面接触应力和齿根弯曲应力为优化目标,对齿轮的啮合参数进行了优化。为节省计算成本,在齿轮参数化有限元模型仿真计算的基础上,建立了齿面接触应力和齿根弯曲应力的代理模型。结果表明:遗传算法在多维区域内能快速有效的搜索Pareto解集,实现多目标的优化。以优化的结果对齿轮进行重新设计后,经有限元仿真验证,轮齿齿面接触应力及齿根弯曲应力均得到有效降低。     

行星轮系的有限元分析

分析了渐开线直齿齿轮的齿廓和过渡曲线方程,利用ANSYS软件建立了行星轮系的有限元模型,并进行静力分析和模态分析,得到行星轮系的应力分布状况及低阶振动频率和相对应的模态振型,为行星轮系的结构优化设计提供了可靠数据。     

波齿齿轮的重合度与啮合特性

本文对波齿传动的平稳性指标一重合度进行了研究:建立了波齿与固定齿啮合状态几何模型,求出波齿工作区域角θ_k,导出波齿齿轮理论的和实际的重合度方程式,并阐明重合度的整数部分就是最少工作齿数,为波齿齿轮的受力分析和强度计算提供了重要参数,为提高波齿齿轮传动平稳性和相对承载能力指出了方向。     

滤波减速器轮齿齿形修形及分析

介绍了滤波减速器的结构及传动原理,分析了滤波减速器轮齿齿形修形的原因,同时选用适用于工业生产的修形量、修形曲线及修形长度计算方法,对样机进行了实例计算。并用ANSYS对修形前后齿轮啮合过程进行动态接触有限元分析,比较修形前后轮齿表面接触应力的变化,验证了修形效果。最后对样机进行了振动测试实验,进一步证明了轮齿齿形修形可以起到减振降噪的效果。     

涡轮起动机传动系统的齿轮副三维啮合分析

针对某涡轮起动机传动系统中的故障齿轮副,在对齿面进行精确描述的基础上,建立了三维有限元模型;基于接触非线性分析理论,计算了在一个啮合周期内,对应不同啮合位置时载荷在啮合轮齿间的分配规律,以及啮合刚度随啮合位置的变化关系,为传动系统动载荷计算奠定了基础;计算了啮合周期内齿面的最大接触应力与齿根最大弯曲应力,这不仅为齿轮副的故障分析提供了依据,而且为进一步的寿命预估与可靠性计算提供了应力数据.     

考虑轮齿修形的变厚齿轮啮合刚度数值计算

针对有限元法求解变厚齿轮时变啮合刚度的求解效率低、计算结果易不收敛等问题,基于切片法建立了一种考虑齿向修形的变厚齿轮时变啮合刚度求解模型,在综合考虑齿轮基圆与齿根圆之间关系的基础上,对现有的Weber能量法进行改进,并采用该方法计算了变厚齿轮的时变啮合刚度。通过建立变厚齿轮有限元分析模型,对其进行加载接触分析,计算其啮合刚度,并与所提方法进行比较,结果表明,所提方法可以有效提高计算精度,提升计算效率。在此基础上,采用集中参数法分析了变厚齿轮不同啮合参数和修形参数对时变啮合刚度的影响规律,为变厚齿轮的结构优化设计和系统动力学分析奠定了基础。     

关于面齿轮接触和弯曲应力有限元计算方法的研究

根据面齿轮加工基本坐标系和齿轮啮合原理,由刀具齿面方程和坐标转换矩阵建立了面齿轮齿面方程,通过编程计算出面齿轮齿面点,实现了面齿轮三维可视化建模。采用三维有限元分析方法,研究了5种不同载荷条件下面齿轮传动的接触应力、弯曲应力和重合度的变化规律。计算结果表明,随着载荷的增大,面齿轮齿面接触区和重合度增大;在单齿啮合时,面齿轮接触和弯曲应力最大,弯曲应力最大值出现在沿齿高方向靠近中间的位置。本文对面齿轮传动的强度设计具有一定的指导意义。     

基于参数反求的齿轮裂纹时变啮合刚度计算方法

基于齿根应变测试技术和优化理论提出了齿轮时变啮合刚度反求计算方法,并将其应用于齿轮故障机理研究。构建了齿根动态应力与时变啮合刚度反问题模型,并搭建齿轮裂纹故障应变测试实验台来采集齿根应变;建立了相对应的有限元模型并将计算应变与测量应变代入反问题模型,从而实现齿轮啮合刚度的反向求解。计算结果表明,相比解析法和有限元法,所提方法显著提高了求解精度并且具备更高的可靠性。建立了齿根裂纹故障的齿轮系统动力学模型,通过对动力学响应进行时域及频域分析来揭示齿轮裂纹故障机理。     

微线段齿廓齿轮的弯曲强度分析

介绍了微线段齿轮的形成原理,建立了微线段齿轮有限元计算的力学模型,论证了计算中的奇点问题,并提出相应的解决方案,用正交试验法设计了一组算例并用有限元法进行计算,从而说明微线段齿轮的弯曲强度确实要优于渐开线齿轮。     

直齿圆柱齿轮振动有限元模态分析

简要介绍了模态分析的基本原理,应用 Pro/ E 三维软件建立了直齿圆柱齿轮实体模型;详细介绍了基于有限元分析软件 ANSYS 进行齿轮模态分析的过程,包括单元类型选择、材料属性定义、网格划分、施加约束、模态设置等;重点分析了齿数、模数、齿宽这三个参数对齿轮模态的影响,特别是对各阶固有频率的影响。     

齿根三维粗糙表面的应力集中系数计算研究

考虑粗糙表面影响因素的齿轮齿根处应力集中系数计算是齿轮弯曲疲劳寿命精准预估的难题,以磨削喷丸后的直齿轮为研究对象,研究粗糙表面下的齿根应力与应力集中计算问题。采用白光干涉仪Wyko NT9100对磨削喷丸齿根粗糙表面进行测量,得到粗糙表面形貌数据,基于空间坐标变换原理,使用Python对有限元软件进行二次开发,通过调整齿根细化网格节点坐标实现了齿根表面粗糙形貌的添加工作,建立了齿根过渡曲面三维粗糙表面有限元模型并进行仿真分析。通过数值计算得到三维粗糙表面参数下的齿根应力分布与应力集中系数,对粗糙表面参数与应力集中系数的关联规律进行非线性回归分析,建立粗糙表面参数与应力集中系数的关联规律。结果表明,粗糙表面参数S_a、S_v、S_10z拟合应力集中系数得到拟合公式的相关系数分别为0.799,0.784,0.914,十点区域高度参数S_10z能较好地表征齿根表面的应力集中。     

双圆弧弧齿锥齿轮的精确建模及其弯曲强度的有限元分析

利用切齿啮合过程中得到的实际包络的双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程,通过三维CAD软件绘制了双圆弧弧齿锥齿轮的实际加工齿面,进而通过此曲面得到了实际加工后的双圆弧弧齿锥齿轮轮齿的三维实体模型。利用CAD软件与有限元分析软件的接口,将所建立轮齿的实体模型导入有限元分析软件,对其进行网格划分。最后对得到的有限元模型施加三组载荷,进行了双圆弧弧齿锥齿轮齿根弯曲应力的有限元分析计算。     

内啮合斜齿轮高精度三维有限元自动建模方法

为提高内啮合斜齿轮有限元接触分析的建模速度和模型精度,提出了一种齿轮高精度三维有限元模型的自动建模方法。基于齿轮插刀齿廓方程,利用齿廓法线法,得到包括齿根过渡曲线的内、外斜齿轮端面齿廓,建立了内、外齿轮参数化粗网格有限元模型。开发了表层六面体网格剖分方法,自动识别齿面接触带单元,进行分级剖分细化,保证了有限元模型的建模精度和网格密度。进行了齿面接触分析,得到了内啮合斜齿轮的弯曲应力、接触应力、接触印痕、传动误差、时变啮合刚度和载荷分配率。粗细网格有限元模型计算结果对比分析表明,该方法提高了内啮合斜齿轮有限元建模效率和计算精度,缩短了计算时间,为快速准确的齿轮接触分析奠定了基础。