斜齿轮有限元网格自适应加密技术研究

为了实现有限元法分析过程中计算精度和计算时耗的平衡,对斜齿轮自适应加密进行了研究。完成了斜齿轮模型建立和网格划分,并对其进行有限元分析,得到了齿根中点拉应力的值,以及齿根中点拉应力、单元密度、齿宽三者之间的关系。利用Matlab软件对齿根中点拉应力的值进行曲线拟合,将齿根中点拉应力作为实现斜齿轮自适应加密的关键参数,引入齿模比的概念,根据齿模比值的范围实现斜齿轮有限元网格的自适应加密,使得斜齿轮的有限元分析过程中在耗时较短的同时保证了有限元分析结果的准确。     

斜齿轮有限元网格自适应加密技术研究

为了实现有限元法分析过程中计算精度和计算时耗的平衡,对斜齿轮自适应加密进行了研究。完成了斜齿轮模型建立和网格划分,并对其进行有限元分析,得到了齿根中点拉应力的值,以及齿根中点拉应力、单元密度、齿宽三者之间的关系。利用Matlab软件对齿根中点拉应力的值进行曲线拟合,将齿根中点拉应力作为实现斜齿轮自适应加密的关键参数,引入齿模比的概念,根据齿模比值的范围实现斜齿轮有限元网格的自适应加密,使得斜齿轮的有限元分析过程中在耗时较短的同时保证了有限元分析结果的准确。     

基于多点约束法的人字齿轮精确有限元建模方法

应力位置处足够细化的网格是齿轮有限元分析得到精确齿面接触应力和齿根弯曲应力的基础。在保证有限元分析结果精度的情况下,降低求解时间和对计算机性能的要求是研究的热点问题之一。基于Ansys软件网格划分方法对齿面和齿根网格细化,采用多点约束法(Multipoint constraint,MPC)耦合大小不一致网格节点的自由度,进行了有限元建模和仿真分析计算。结果表明,该方法较普通方法能够大幅减少网格和节点数量,缩短计算时间,且能够保证人字齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力的求解精度。另外,采用ISO标准计算人字齿轮的齿根弯曲应力和齿面接触应力得到的结果均大于有限元分析的结果,对人字齿轮的工程实际应用提供了重要参照。     

内齿轮传动机构动力特性及可靠性的数值模拟

针对某齿轮传动机构的工作要求,运用有限元分析软件ANSYS,对标准内齿轮传动机构进行精确的数值建模,然后利用ANSYS动力学分析的完全法对齿轮机构在软、硬两种不同启动方式下机构的传动过程进行数值模拟分析,并运用后处理对数值分析结果进行图形及曲线描述,最后对齿根的强度可靠性进行评估。通过比较两种不同加载方式下机构的动力响应及齿根强度可靠性,说明软启动方式能够降低齿根应力的最大水平,进而提高齿根的强度可靠性。本分析方法对其他复杂齿轮机构的动力响应及强度分析具有较为广泛的适用性。     

基于应力释放提高齿轮弯曲强度方法的研究

齿轮齿根圆角部位的应力集中是影响齿轮弯曲疲劳的重要因素,为了提高齿轮的弯曲疲劳强度,在齿面开应力释放圆孔使齿根应力重新分布来减小齿根最大弯曲拉应力。采用二维有限元计算圆孔的半径及最佳位置,通过三维有限元模型进行验证及接触应力计算,并进行弯曲疲劳极限分析。结果表明:对于选定参数的齿轮,齿面开圆孔可以使齿根应力重新分布来减小齿根最大弯曲拉应力,大大提高齿轮的弯曲疲劳寿命并减小齿轮质量;但应力的减小与开孔的位置及圆孔的大小有很大关系,存在最佳的圆孔大小和圆孔位置;齿轮参数不同也会引起最佳圆孔位置和大小的改变,并且齿根应力的微量减少都会使弯曲疲劳寿命大幅度提高。     

基于总成的重型汽车变速箱齿轮弯曲应力分析

以建立重型汽车变速箱总'成为基础,论述一挡齿轮总成条件下有限元网格的划分及网格密度的确定,对一倍额定动态转矩下的中间轴常啮合齿轮表面接触压力、接触线的状态、齿根弯曲应力进行了深入的分析.实验测试结果和有限元分析结果的对比分析表明,因充分考虑了总成条件下啮合齿轮接触等问题对齿轮强度的影响,使分析和测试的齿根弯曲应力趋势保持一致,强度相对误差范围在±20%以内.     

基于Workbench的孔穴齿轮的优化设计分析

利用ANSYS Workbench有限元分析软件对孔穴齿轮三齿模型进行六面体网格划分,以孔穴的设计参数和齿轮的最大等效应力作为变量,采用多目标遗传算法进行优化设计。对孔穴齿轮和普通直齿轮进行静力有限元分析,计算出齿轮在工作过程中的应力,并进行了对比,发现孔穴齿轮的齿根弯曲应力相比普通齿轮下降明显,为孔穴齿轮进一步的理论研究提供必要的依据。     

驱动桥准双曲面齿轮齿根弯曲应力测试研究

为研究动载荷对准双曲面齿轮齿根弯曲应力的影响,使用电测法对驱动桥从动锥齿轮齿根弯曲应力进行了静态和动态测试,并对比有限元计算结果进行了分析。静态测试分析结果表明,齿轮啮合过程中,齿面接触由大端过渡到小端,啮入过程正车面齿根受拉,啮出过程受压,应力值与有限元计算结果基本一致。动态测试分析结果表明,随着齿轮转速升高,齿根最大应力的平均值、振幅都逐渐增加。此测试方法可靠易行,可用于齿轮相关的可靠性研究。     

基于总成的重型汽车变速箱齿轮弯曲应力分杉

以建立重型汽车变速箱总成为基础,论述一挡齿轮总成条件下有限元网格的划分及网格密度的确定,对一倍额定动态转矩下的中间轴常啮合齿轮表面接触压力、接触线的状态、齿根弯曲应力进行了深入的分析。实验测试结果和有限元分析结果的对比分析表明,因充分考虑了总成条件下啮合齿轮接触等问题对齿轮强度的影响,使分析和测试的齿根弯曲应力趋势保持一致,强度相对误差范围在±20％以内。     

MC尼龙斜齿轮匀速啮合过程瞬态动力学分析

为了得到MC斜齿轮在啮合过程中的接触线特性并对齿轮承载能力进行判断,应用Solid-Works软件建立MC尼龙斜齿轮的三维几何模型,再利用HyperMesh对其进行精确网格划分,最后导入至ANSYS中建立有限元模型,用瞬态动力学中的full法计算分析斜齿轮的啮合传动过程,获得了MC尼龙斜齿轮啮合过程中齿轮应力分布规律。结果表明,齿轮的最大应力出现在齿根位置,齿轮接触线宽度为1.33mm,接触线倾斜角与齿轮螺旋角大致相等,同时还得到了齿根应力谱,为齿轮疲劳寿命计算提供依据。     

齿轮加载轴有限元分析方法及其应用研究

为精确计算齿轮弯曲应力,应用有限元分析技术,在三维精确建模的基础上,提出了齿轮加载轴建模的有限元分析方法。通过计算单齿啮合外界点位置和载荷作用角,使加载轴与齿轮接触,通过与传统齿根应力计算方法对比,验证了该有限元分析方法的正确性。应用该方法对薄轮缘直齿圆柱齿轮进行齿根应力分析计算,结果表明轮缘厚度变化对齿轮齿根应力无影响,对此提出了有限元分析方法的局限性。     

齿轮离心负荷对齿根应力影响的有限元分析

本文提出了考虑不同速度的齿轮离心负荷和工作载荷同时作用于轮齿,对齿根应力计算的有限元方法。从对一定参数范围的轮齿的计算结果可得出,离心应力是构成齿根应力的一部分。随齿轮速度的提高,离心负荷对齿根应力的影响加大,对于高速齿轮,离心负荷的影响不可忽视。文中通过对比分析,指出了现行常规的齿轮弯曲强度计算方法的局限性.对高速齿轮应用本文的有限元法作计算,可使齿根应力的求解更趋于精确。     

双圆弧齿轮参数化建模及传动分析

以某型号减速器的双圆弧齿轮传动为例,理论计算出双圆弧齿轮基本齿廓参数,通过UG三维建模软件进行参数化建模,生成双圆弧齿轮实体模型。将齿轮模型进行一定的简化,并导入ABAQUS有限元分析软件中,建立双圆弧齿轮有限元装配模型。对模型进行有限元网格划分及前处理,提出了适应于双圆弧齿轮的网格划分方法,得到了高质量的网格模型;并设置了适合的有限元分析条件。对特定工况下齿轮的接触应力、传动误差及重合度进行了分析,发现双圆弧齿轮只有在凹、凸齿面上的部分区域产生接触,齿顶、齿根部分均不参与啮合,最大应力出现在凹齿面靠近过渡齿面处;齿轮传动过程平稳,传动误差波动幅值仅为10-5 rad,重合度高达3.5。为双圆弧齿轮传动分析计算提供了指导和方法。     

UG环境下齿轮弯曲强度的有限元仿真

通过理论计算能够得到齿轮齿根弯曲疲劳强度,但理论计算方法未考虑径向压应力对齿根弯曲强度的影响.在UG NX 2环境中建立标准渐开线圆柱直齿轮,在UG结构分析模块中对轮齿进行静态结构分析并得到应力分布图,仿真精度与解算器和网格划分关系密切.理论计算与虚拟仿真结果均满足许用应力要求.该方法在同一软件环境中实现了对象CAD与CAE的结合,能够辅助模型结构的优化设计,有助于提高设计效率和产品质量.     

齿轮齿根过渡曲线与齿根应力的分析

在介绍重型机械齿轮加工过程中常见的几种齿根过渡曲线的基础上,通过建立有限元分析模型,分析重型机械齿轮齿根过渡曲线与齿根应力的关系。分析认为:重型机械齿轮齿根的过渡曲线与齿轮齿根位置的最大弯应力数值关系密切,表现为一种负相关的关系;过渡曲线应力数值越大,齿轮的抗弯曲疲劳效果越好。     

基于ANSYS的渐开线直齿圆柱齿轮有限元分析及改进方法

通过三维机械设计软件SolidWorks构建直齿圆柱齿轮实体模型,运用有限元分析软件ANSYS对齿根进行应力分析计算,得出齿根弯曲应力分布云图,通过与理论分析结果的比较,说明ANSYS在齿轮计算中的有效性.最后针对应力分布云图,对齿轮结构提出了改进方案,为齿轮的优化设计提供了可靠的理论依据.     

WN齿轮副多点啮合负载及弯曲强度特征的研究

为了探析WN(Wildhaber-Novikov)齿轮传动的弯曲强度特征及失效原因,提出了基于WN齿轮多点啮合的齿根应力计算原理和方法。针对WN齿轮负载传动的点接触和弹性变形特征,建立了齿根弯曲强度分析模型。根据啮合过程中负载、啮合齿轮副和接触点数的变化进行了齿根弯曲应力的计算,利用有限元方法分析了啮合传动中螺旋角以及中心距误差等对最大齿根应力的影响,揭示了WN齿轮传动的失效原因和弯曲强度特征。通过齿根应力实验测试以及和渐开线齿轮的比较证实了本方法的可靠性。     

温度对齿轮齿根应力分布的影响分析

对直齿圆柱齿轮的热边界条件进行计算,利用ANSYS Workbench对齿轮模型进行温度场分析。经试验验证仿真结果具有一定的可信性后进一步分析齿轮齿根的热应力及热变形。对比齿轮在结构场与热-结构耦合场不同啮合位置时的齿根应力结果,得到两种情况下的齿根应力的分布形式及数值大小均有明显差别。经分析得到热应力会改变对齿根应力的分布形式及齿根最大应力出现的位置,热变形对齿根应力值的大小产生明显影响。因此研究温度对齿根应力的影响具有一定的理论意义和实际应用价值。     

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。     

基于有限元法的滚切外齿轮齿根应力分析

利用ANSYS有限元软件对滚切外齿轮进行建模,并对滚切外齿轮的齿根应力分布进行了分析.通过对比传统的滚切外齿轮计算方法与有限元分析方法,提出了轮齿的总体应力分布具有梁的分布特性,齿根危险截面应力的最大值位于现行算法所确定的平面上方的齿根圆角处.