基于ANSYS的考慮軸不平行度的齒輪應(yīng)力仿真研究

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1、文章編號(hào)：1009—944l(2012)11—0005—03基于ANSYS的考慮軸不平行度的齒輪應(yīng)力仿真研究口口利、志星(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原030031)摘要：針對(duì)斜齒輪在裝配時(shí)因傳動(dòng)軸不平行而引起的沖擊應(yīng)力問題，利用建模軟件Pm／E建立其模型，并結(jié)合有限元分析軟件ANsYs對(duì)其進(jìn)行了仿真分析，計(jì)算出斜齒輪在不同的軸不平行度下輪齒所受應(yīng)力的分布情況。分析表明，齒輪副在嚙合過程中所受的沖擊應(yīng)力，隨著軸不平行度的增加而增大。關(guān)鍵詞：斜齒輪；軸不平行度；ANSYS；應(yīng)力中圖分類號(hào)：TH132．4l文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言齒輪作為機(jī)械結(jié)構(gòu)中的最

2、基本元素，同時(shí)也是諸多機(jī)械設(shè)備、機(jī)電設(shè)備以及各類機(jī)構(gòu)中重要的組成單元，在各種機(jī)械結(jié)構(gòu)中扮演著重要的角色，因而齒輪的研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中就顯得尤為重要。而在齒輪的研究中，齒輪在工作過程當(dāng)中的受力分析是各項(xiàng)研究工作的重中之重，特別是對(duì)工業(yè)設(shè)備中的齒輪研究更具有實(shí)際的參考價(jià)值與指導(dǎo)意義。以往的齒輪理論分析大多是以力學(xué)分析為主，而對(duì)于嚙合齒輪副接觸強(qiáng)度的分析，往往是近似地按照兩個(gè)平行的圓柱體對(duì)壓的情形來分析的。這樣的分析方法過于理想化，分析所得的結(jié)果也不能直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)指導(dǎo)。相對(duì)于運(yùn)用公式進(jìn)行理論分析，有限元分析法由于其能可靠靈

3、活并快速準(zhǔn)確地計(jì)算分析，當(dāng)前許多學(xué)者在齒輪設(shè)計(jì)和分析中已廣泛應(yīng)用uJ。近些年，一些學(xué)者運(yùn)用有限元分析方法對(duì)齒輪所受應(yīng)力進(jìn)行分析，但多數(shù)是側(cè)重于理論算法的研究，而且分析研究過程中沒有將齒輪副嚙合過程中的實(shí)際誤差因素考慮在內(nèi)，分析計(jì)算所得結(jié)果依然偏于理想化。所以，本文考慮了齒輪副在運(yùn)行過程中的實(shí)際因素，就一對(duì)嚙合的斜齒輪副在各種不同的軸不平行度的工況下，利用大型有限元分析軟件ANsYS分析求解齒輪所受的應(yīng)力，其分析計(jì)算結(jié)果對(duì)齒輪的裝配具有一定的參考價(jià)值。1分析前處理過程1．1建立分析模型在諸多的建模軟件中，P吖E擁有良好的建模功能。Pro／E是當(dāng)

4、前較為流行的大型建模軟件，它由美國參數(shù)集團(tuán)公司開發(fā)，具有全面的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造等功能，并具備一定的計(jì)算機(jī)輔助分析功能。在眾多的建模軟件中，Pro／E是最早對(duì)軟件應(yīng)用進(jìn)行參數(shù)化的，這使得P刪7E建模軟件在三維造型建模的應(yīng)用越來越廣，特別是對(duì)一些設(shè)計(jì)要求精度高的模型以及結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的模型，建立起來較其他軟件更為得心應(yīng)手。ANSYS軟件是一種大型的有限元分析軟件，由美國ANSYS公司研制并發(fā)行，該軟件包含了多種分析模塊，如結(jié)構(gòu)分穩(wěn)定供氣。(三)已建成但供氣不足的用氣項(xiàng)目，供氣商應(yīng)首先確保按合同量供應(yīng)，有富余能力情況下逐步增加供應(yīng)量。(

5、四)目前在建或已核準(zhǔn)的用氣項(xiàng)目，若供需雙方已簽署長期供用氣合同，按合同執(zhí)行；未簽署合同的盡快簽署合同并逐步落實(shí)氣源。(五)除新疆可適度發(fā)展限制類中的天然氣化工項(xiàng)目外，其他天然氣產(chǎn)地利用天然氣亦應(yīng)遵循產(chǎn)業(yè)政策。五、其他(一)本政策自發(fā)布之日起30日后實(shí)施。從本政策實(shí)施之日起，天然氣利用項(xiàng)目管理均適用本政策，除國家法律法規(guī)另有規(guī)定外，均以此為準(zhǔn)。(二)本政策根據(jù)天然氣供需形勢變化適時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以確保天然氣市場健康有序發(fā)展。(三)本政策由國家發(fā)展改革委負(fù)責(zé)解釋。各省(區(qū)、市)可在本政策規(guī)定范圍內(nèi)結(jié)合本地實(shí)際制定相關(guān)實(shí)施辦法，并報(bào)國家發(fā)展改革委備案。

6、建材技術(shù)與應(yīng)用11／2012·5·析、電場分析、聲場分析等模塊。ANSYs有限元分析軟件的另一大特點(diǎn)是與其他計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的對(duì)接功能做得很好，本文就是利用ANsYS有限元分析軟件與P玎D／E建模軟件的良好對(duì)接完成的模擬仿真實(shí)驗(yàn)，兩大軟件的結(jié)合使用可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，即Pr0／E擅長建模，ANSYS擅長分析，結(jié)合使用后，可充分優(yōu)化計(jì)算結(jié)果[2]。本文模擬仿真的模型為嚙合過程中的齒輪副，并存在一定的裝配誤差，并主要考慮在齒輪副裝配過程中出現(xiàn)頻率較高的軸不平行誤差進(jìn)行建模仿真分析，設(shè)計(jì)變形為主動(dòng)輪心軸以一端面為支點(diǎn)扭轉(zhuǎn)O．20—O．6。來進(jìn)行

7、研究。1．2分析單元網(wǎng)格劃分首先將在Pro／E中建好的齒輪副模型導(dǎo)人ANSYs中，齒輪副模型選用8heu163單元，在有限元分析軟件ANSYs中定義內(nèi)圈表面為shell163單元并且設(shè)計(jì)為剛體，因?yàn)楸疚闹攸c(diǎn)研究的是嚙合面接觸部分。隨后就可以進(jìn)行對(duì)模型轉(zhuǎn)矩的施加，用以進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算研究。在單元格的選擇上，ANSYs是較為智能的，它通常是將一些常用的單元類型設(shè)置為默認(rèn)值，每種單元對(duì)應(yīng)的各種算法也是將常用的列在前面。對(duì)于常規(guī)的仿真模型分析，在很多時(shí)候只需采用默認(rèn)的參數(shù)與選項(xiàng)即可，模型中的殼體163單元選擇其厚度為0．25，實(shí)體單元部分直接運(yùn)用ANs

8、Ys中的默認(rèn)設(shè)置和分析計(jì)算方法。仿真模型各單元設(shè)置完成后，就可以開始對(duì)仿真齒輪副模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，ANSYS中有專用的網(wǎng)格劃分工具，在劃分工具中選擇實(shí)體劃分，將相關(guān)