齿轮建模与接触应力分析.pdf

第 2 1 卷第 3 期 湖 　北 　工 　业 　大 　学 　学 　报 2006 年 6 月 Vol . 2 1 No. 3 　Journal of Hubei University of Technology Jun. 2006 [文章编号] 1003 - 4684 (2006) 齿轮建模与接触应力分析 王 　哲 , 胡迎锋 (武汉科技大学机械 自动化学院 , 湖北 武汉 430081) [摘 　要] 介绍利用 PRO/ E 对齿轮进行建模的具体方法和有关程序 ,并尝试将齿轮模型导入到 AN SYS 中进 行有限元分析. 将 CAD 软件的强大的建模功能与 CA E 软件结合起来 ,扩大了其应用范围 ,简化了分析过程 , 并利用其对齿轮的接触应力进行了计算 ,介绍了算法原理. [ 关键词] 齿轮 ; 有限元分析 ; 建模 ; 接触分析 [ 中图分类号] T H 132 [文献标识码] : A ( ) 　　计算机辅助设计 CAD 是利用计算机系统辅 具体来说 ,在 Pro/ E 中实现产品设计参数化的 助设计人员进行工程和产品设计 , 以得到综合最优 步骤为下面 5 项[ 1 ] . 的设计结果. 随着计算机技术 、电子技术 、图形学的 ) 1 建立产品的三维模型 ,在 Pro/ E 中这是一个 飞速发展 ,计算机辅助技术已经发展成为一门具备 利用几何约束和尺寸之间的相互关联建立模型的过 多学科交叉特征的新科学分支. 目前 , CAD 技术广 程. 泛应用在电子 、船舶 、航空 、车辆 、机械 、化工和土木 2) 定义变量 ,模型的重要特征的几何尺寸如果 工程领域 ,它极大的改变了工程的设计思想与方法. 是几个变量的函数 ,可以定义基本变量进行参数化 80 年代以后 ,齿轮 CAD 方面应用发展迅速. 新产品 设计. 主要变量初值要选择一个恰当的数值. 设计普遍采用参数优化 ,关键产品还运用动态设计 3) 生成关系式 ,利用 relation 文本编辑器编写 方法. 许多工厂在设计中完全应用计算机辅助设计 关系程序 ,这些程序反映了特征尺寸与变量之间的 和绘图,一些著名工厂开始应用具有集成的参数化 函数关系. 线框 、曲面 、和实体造型以及变量几何和智能化草图 4) 将定义好的关系式赋给相应的尺寸 ,至此产 设计等功能的现今 CAD/ CA E 集成系统 ,一般常用 品的几何尺寸就可以由定义的关系式进行控制了. 的工具有 PRO/ E 、AN SYS 等. 本文就是对齿轮进 5) 进行特征重新 , 改变基本变量数值利用 re 行参数化建模和有限元计算进行探讨. generat e 生成新特征. 该过程可以概括为 :接收用户输入 →定义几何 1 　齿轮建模 变量 →用变量驱动尺寸 →建立变量之间的函数关系 →三维模型及其工程图的更新. 齿轮有多种系列 ,按照一对齿轮在传动时的相 1. 2 　直齿轮设计 对运动是平面还是空间运动 , 圆形齿轮机构又可以 圆柱齿轮参数化建模的关键技术是生成渐开线 分为平面齿轮机构和空间齿轮机构. 在平面齿轮机