基于ANSYS的双圆弧齿轮接触应力有限元分析

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基于ANSYS的双圆弧齿轮接触应力有限元分析基于ANSYS的双圆弧齿轮接触应力有限元分析3
屈文涛沈允文徐建宁
摘要 利用AN SYS 软件的参数化设计语言A PDL 建立双圆弧齿轮的三维有限元单齿对接触静态模型， 并
对模型划分网格， 施加载荷， 获得了双圆弧齿轮的静态接触应力云图; 基于AN SYSö L S DYNA 建立了柔性体多
齿动态接触模型， 并对齿轮进行了动态接触分析。计算分析结果为双圆弧齿轮的设计和使用提供了理论依据。
关键词: 双圆弧齿轮动态接触应力云图AN SYS参数化设计
中图分类号: TH1321416 文献标识码: A
F i n ite Elemen t Analys is of Con tact Stress for
Double-arc Gear Based on ANSYS
Q uW en tao
1， 2
Shen Yunw en
2
Xu J iann ing
1
(11X ian S h iy ou U n iversity 21N orthw estern P oly techn ica l U n iversity )
Abstract
Th ree di men si onal f in ite elemen t model of stat ic con tact fo r single too th2 pair of doub le2 arc
gear w as estab lished acco rding to A PDL language embedded in AN SYS， and the dist r ibu t ing
graph of stat ic con tact st ress w as ob tained af ter separat ing reseau and loading . M eanw h ile， the
dynam ic con tact model ofmany teeth based on AN SYSö L S DYNA w as bu ilt up and the dynam ic
con tact w as analyzed . The resu lt s p rovided theo ret ical basis fo r the design and app licat i on of dou2
b le2 arc gear .
Key wordsDoub le2 arc gear， Dynam ic con tact， St ress dist r ibu t ing graph， AN SYS， Parame2
ter design
收稿日期: 2005 10 31
3 陕西侍育厅专项科研计划项目(项目编号: 04jk202)
屈文涛西安石油大学机械工程学院副教授博士生(西北工业大学) ， 710065西安市
沈允文西北工业大学机电学院教授博士生导师， 710072西安市
徐建宁西安石油大学机械工程学院副教授
引言
双圆弧齿轮具有承载能力高、 跑合性能好、 寿命
长等优点， 在农业运输机械、 石油化工、 矿山、 汽轮
机、 航空直升机等领域得到广泛应用。它独特的凸、
凹齿接触和多点啮合方式， 具有比渐开线齿轮更高
的接触强度。 而双圆弧齿轮的啮合状态较为复杂， 多
齿多点接触、 载荷反复交变[1 ]
。 为了改善齿轮传动静
动态特性， 提高传动的运转性能， 有必要对其啮合性
能、 接触状态进行分析， 以正确的确定齿间载荷分
配、 齿面压力分布、 综合啮合刚度等。
1齿面基本方程
以 GBö T 12759-1991 双圆弧齿轮为研究对
象， 其基本齿廓如图 1 所示。它由 4 段工作圆弧组
成， 分别为凸虎 凹虎 凸凹弧的连接圆虎 齿根圆
唬各段工作圆弧分别由其半径、 圆心偏心位置决
定。
双圆弧齿轮的端面齿廓方程为
< (- Q co sA sinB eco tA co sBco tB Nö sinB) tanBö r
x (Q sinA e r) co s<±(Q co sA eco tA ) co sBsin<
y (Q sinA e r) sin<±L(Q co sA eco tA ) co sBco s<