考虑装配误差的齿轮接触应力仿真(精)
考虑安装误差的弧齿锥齿轮齿面接触印痕仿真分析
考虑安装误差的弧齿锥齿轮齿面接触印痕仿真分析苏宇龙;徐敏;赵兴龙;张宝锋;李旗【摘要】齿面接触印痕是衡量齿轮啮合质量的重要指标,安装误差的不可避免使得弧齿锥齿轮接触印痕的形状、大小和位置往往偏离最初设计.为了探索安装误差对弧齿锥齿轮齿面接触印痕的影响规律,本文基于齿轮啮合原理,以一对弧齿锥齿轮副啮合为例,建立了弧齿锥齿轮切齿加工数学模型,推导了大小轮理论齿面方程,分析了小轮轴向安装误差、大小轮轴间距和轴交角误差对齿面接触印痕的影响,对弧齿锥齿轮的设计制造提供参考.%Tooth contact pattern is one of the important indicators for measuring gear meshing quality.Assembly misalignment inevitably makes the shape,size and location of spiral bevel gear contact pattern tend to deviate from the original design.In order to explore the influence of assembly misalignment upon spiral bevel gear tooth surface contact pattern,the authors use a pair of spiral bevel gear meshing as an example;based on the principle of gear meshing they have established spiral bevel gear cutting mathematical mode and deduced the theoretical tooth surface equation of the gear and pinion and analyzed the effect of pinion axial assembly misalignment,distance between shafts and shaft angle on the contact pattern,providing the reference for the design and manufacture of spiral bevel gear.【期刊名称】《西安理工大学学报》【年(卷),期】2017(033)001【总页数】6页(P107-112)【关键词】弧齿锥齿轮;接触印痕;安装误差;仿真分析【作者】苏宇龙;徐敏;赵兴龙;张宝锋;李旗【作者单位】西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西西安710048;西安航空动力控制科技有限公司,陕西西安710077;西安航空动力控制科技有限公司,陕西西安710077;西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西西安710048;西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TH132弧齿锥齿轮具有承载能力高,传动平稳等特点,适用于转速较高或要求结构紧凑的场合,在航空、汽车及舰船等领域应用广泛。
基于ANSYS WORKBENCH的齿轮接触应力分析
基于ANSYS WORKBENCH 的齿轮接触应力分析蓝娆1 杨良勇 2 罗昌贤3(1柳州市采埃孚机械有限公司 广西柳州5450072四川工程职业技术学院 四川 德阳 6180003广西柳工机械股份有限公司 广西柳州545007) 摘要：在理论分析的基础上，建立齿轮接触对的有限元模型，在有限元分析软件ANSYS Workbench 建立接触对，添加约束和加载，得到齿轮接触应力大小，齿轮应力集中主要发生在齿根圆角处，和理论计算分析对比。
得出相关结论为以后齿轮接触的有限元分析提供了依据。
关键词：齿轮接触对；ANSYS Workbench ；接触应力；有限元分析0引言齿轮是传动系统中承受载荷和传动动力的主要零部件，也是最容易出故障的零件之一。
据统计，在各种机械故障中，齿轮失效就占总数的6 0 ％以上，其齿面损坏又是齿轮失效的主要原因之一。
因此，工程中需要发大量工作对齿面强度及其应力进行分析。
ANSYS Workbench 是用 A NS YS 求解实际问题的新一代产品，它是专门从事于模型分析的有限元软件，拥有与CAD 的无缝接口、新一代的参数化建模工具，其强大的分析功能可以很准确地反映实际物体的状态。
可进行静力学分析、动力学分析、非线性分析等。
本文从柳州市采埃孚机械有限公司实际问题出发，建立齿轮接触对的三维有限元模型，在有限元分析软件ANSYS Workbench 计算得到齿轮接触对的接触应力，与传统理论计算公式得出比较，为齿轮的快速设计和进一步的优化设计提供条件。
1齿轮参数化建模齿轮的设计，加工，生产是一个复杂、严格的过程 ，如果能够实现齿轮在设计上的参数化建模，那么就避免了齿轮的反复设计，每次只要改变参数就能得到自己想要的齿轮，这将为齿轮的生产带来极大的方便。
利用CAD 软件UG ，其与ANSYS Workbench 可以实现无缝连接，其参数化建模功能和有限元分析模块可以在同一平台完成，避免了从CAD 软件到CAE 软件的转换，提高了设计效率，同时又有利于设计数据的统一管理。
ANSYS齿轮接触应力分析案例精品
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Lines。
选择”Copied”，如下图。镜像结果。
齿轮的接触分析实例
齿轮的接触分析实例
（23）把齿顶上的两条线粘起来。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Lines。 b.选择齿顶上的两条线，点击【OK】。 （24）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。 a.从主菜单选择
齿轮的接触分析实例
b.从主菜单选择Preprocessor>Modeling>Copy>Lines。 c.点击【Pick All】。 d.在弹出的提示框中按下图输入，点击【OK】。（Fit view）
齿轮的接触分析实例
（26）把齿底上的所有线粘起来。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Lines。 b.分别选择齿底上的两条线，点击【OK】。 （27）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。 a.从主菜单选择
齿轮的接触分析实例
(20)将工作平面旋转13°。 a.从实用菜单中选择WorkPlane>Offset WP by Increments。 b.在“XY,YZ,ZX Angles”文本框中输入13,0,0,点击【OK】。 (21)将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：
齿轮建模与接触应力分析
湖 北 工 业 大 学 学 报 Journal of Hubei University of Technology
[ 文章编号 ] 1003 - 4684 (2006) 0620056204
齿轮建模与接触应力分析
2006 年 6 月 Jun. 2006
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湖 北 工 业 大 学 学 报
2006 年第 3 期
这里从背锥原理出发 ,结合 Pro/ E 造型命令 , 最大限度地实现了锥齿轮的真实三维造型 (图 5) .
2 有限元计算
面如图 7 (a) 进行划分 ,用目标单元 TA R GE170 对 小齿轮的啮合面如图 7 ( b) 进行划分 ,两个接触对用 两组实常数来分别定义. 实常数值的确定应根据具 体环境而定 ,比如对于法向接触刚度因子 F KN ,由 于齿轮变形以弯曲为主 ,则其值建议为 0. 01～0. 1 , 这里取 0. 01 ,其余参数均取缺省值 ,摩擦系数定义 为 0. 2. 此外非常有必要检查接触单元与目标单元 的外法线方向是否是“面对面”,否则在开始分析计 算时程序可能会认为有面的过度穿透而很难找到初 始解. 对于 3D 单元外法线方向是按节点顺序号以 右手定则来确定的[3] .
应力为 408. 74M Pa ,最大与最小应力的位置分别如 图. 可导入 AN S YS 中进行不同状态下齿轮的有限 元分析 ,达到了 CAD/ CA E 的一体化.
2. 1 接触应力分析 接触是一种非线性行为 ,是状态变化非线性类
型中一个特殊而重要的子集 ,对于齿轮分析其接触 应力有很重要的意义.
第 21 卷第 3 期 王 哲等 齿轮建模与接触应力分析
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3 结论
考虑安装与制造误差的齿轮动态接触仿真
考虑安装与制造误差的齿轮动态接触仿真佟操;孙志礼;马小英;柴小冬【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(035)007【摘要】根据齿轮精度标准中误差的定义和说明,提出一种用于齿轮动力学分析的安装与制造误差等效定义,采用Pro/E二次开发,建立带有安装与制造误差的齿轮参数化模型;基于动态接触力学和显式动力学有限元算法,建立齿轮有限元模型;采用大变形显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA对其进行动态仿真,从而实现求解齿轮在接触过程中安装与制造误差影响下的动态接触应力.研究表明,各类随机误差愈大,则对齿轮啮合冲击应力的影响愈大,其中齿距方向的偏差和啮合面上转角误差对齿轮接触应力的影响最大,啮合垂直面上转角误差的影响最小,当齿轮的安装误差与制造误差同时存在时,齿面接触应力变化最为剧烈.【总页数】5页(P996-1000)【作者】佟操;孙志礼;马小英;柴小冬【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TH113【相关文献】1.考虑安装误差的拓扑修形斜齿轮承载接触分析 [J], 王会良;邓效忠;徐恺;杨建军;苏建新2.考虑轮齿制造误差的螺旋锥齿轮加载接触分析 [J], 王延忠;周云飞;周济;蔡春源3.考虑安装误差的弧齿锥齿轮齿面接触印痕仿真分析 [J], 苏宇龙;徐敏;赵兴龙;张宝锋;李旗4.考虑安装误差的弧齿锥齿轮接触分析初始点计算方法 [J], 陆凤霞;疏奇;戈文昌;靳广虎5.考虑安装误差的渐开线圆柱齿轮接触分析 [J], 施延栋;张瑞亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
齿轮仿真耦合实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景齿轮作为机械传动系统中的重要组成部分，其性能直接影响着整个系统的效率和寿命。
为了提高齿轮设计的准确性和可靠性，本研究采用有限元分析（FEA）和刚柔耦合动力学仿真（Rigid-Flexibility Coupling）方法，对齿轮进行仿真耦合实验，以评估齿轮在实际工作条件下的力学行为和性能。
二、实验目的1. 建立齿轮的有限元模型，并进行网格划分。
2. 通过有限元分析，计算齿轮在静态载荷作用下的应力分布和变形情况。
3. 利用刚柔耦合动力学仿真，模拟齿轮在实际工作条件下的动态响应。
4. 分析齿轮的疲劳寿命和强度性能，为齿轮设计和优化提供理论依据。
三、实验方法1. 有限元模型建立与网格划分首先，根据齿轮的实际尺寸和材料属性，建立齿轮的几何模型。
然后，采用四面体网格对齿轮进行网格划分，确保网格质量满足仿真要求。
2. 静态载荷下的有限元分析在有限元分析中，将齿轮置于静态载荷作用下，通过求解非线性方程组，得到齿轮的应力分布和变形情况。
主要关注齿轮的齿面接触应力、齿根应力、齿面磨损和齿面疲劳寿命。
3. 刚柔耦合动力学仿真为了模拟齿轮在实际工作条件下的动态响应，采用刚柔耦合动力学仿真方法。
将齿轮视为柔性体，同时考虑齿轮与轴承、轴等部件的相互作用。
通过施加转速和扭矩等激励，模拟齿轮在旋转过程中的动态响应。
4. 疲劳寿命和强度性能分析在仿真过程中，对齿轮的疲劳寿命和强度性能进行分析。
通过计算齿面接触应力、齿根应力等参数，评估齿轮的疲劳寿命和强度性能。
四、实验结果与分析1. 静态载荷下的应力分布和变形通过有限元分析，得到齿轮在静态载荷作用下的应力分布和变形情况。
结果表明，齿轮的齿面接触应力主要集中在齿根附近，齿根应力较大。
同时，齿轮的变形主要集中在齿面和齿根处。
2. 刚柔耦合动力学仿真结果通过刚柔耦合动力学仿真，模拟齿轮在实际工作条件下的动态响应。
结果表明，齿轮的齿面接触应力、齿根应力等参数在旋转过程中发生变化，但总体上满足设计要求。
江苏大学第13批大学生科研立项一般项目一览
J软件工程1201 18352868171 刘璐 J能源经济1201 18352867907 房杰 车辆1201 18352866716 J医学检验1203 18352867133 医学检验1201 18352868725 张碧莹 医学检验1202 18061009009 金鑫 J机械1203 18352867601 材料成型及控制工程1201 18796011739 裴飞 医学检验1204 18352869167 王蓉敏 食品科学与工程1201 18352868177 蔡露 食品科学与 工程1201 18352868219 汤淑婷 通信工程1201 18352868393 韩羽 化工1201 J车辆1204 化工 1201 化工1201 J自动化1201 J软件1201 J化工11 18352867209 刘璐 18352866642 董睿 18352866292 朱志翔 18352866361 崔威 18352869337 周佳怡 18352868145 18260635983 倪亚亚 J机械（模具）1202 18352867660 陈佳佳 安全工程1201 18352866581 姚丽丽
段亚伟 京江 李鹏宇江 宋春艳 食品 谯琴 王萌 江淮 食品 食品 食品
J化工11 自动化1103 J车辆 J车辆1204
18260635049 刘猛 18362880043 邵辉 18352866639 刘成洋 18352866693 施佳裕
周子龙 化工 张一珂 化工 张怀良 化工 冯峰 田飞 化工 化工
硕士 TiO2-ZnO/Fe2O3/FTO复合膜制备及太阳能燃料电池的应用 郝臣 化学化工 本科 基于氨基葡萄糖结构的手性相转移催化剂的制备 华明清 本科 磷灰石的制备羟基与运用 王爱丽 本科 硅基荧光磁性分子印迹材料选择性识别与分析菊酯类农药残留及其机理研究 潘建明 化学化工 本科 萘并卟啉及其金属配合物的合成与电化学性质研究 欧忠平 本科 纳米碳管/羟基磷灰石复合材料的制备与表征姜廷顺 本科 卤化氧铋/氧化锌复合光催化剂的合成及光催化性能 赵谦 本科 介孔碳化氮的合成改性与光催化性能 赵谦 本科 ZnS/g-C3N4复合光催化剂的合成及其光催化性能研究 陈敏
基于接触有限元的斜齿轮传动误差仿真与修形
基于接触有限元的斜齿轮传动误差仿真与修形汪中厚;赵超凡【摘要】以标准斜齿轮为研究对象,基于Pro/e软件实现斜齿轮参数化建模,提出齿轮修形方案与修形齿面构建方法.基于接触有限元法,利用Abaqus软件对标准斜齿轮进行有限元仿真,分析得到产生传动误差的主要原因,进而提出一种修形方案,将齿顶待修缘量转化为x、y、z3个方向上的向量形式,通过偏移齿面节点的方法得到修形后的齿面节点集,利用齿面节点集构建出修形后的齿轮模型,并对其进行有限元仿真.文中通过对比修形前后齿轮的传动误差,验证了修形的有效性.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2017(030)012【总页数】4页(P59-61,66)【关键词】参数化建模;斜齿轮;接触有限元法;偏移节点;修形【作者】汪中厚;赵超凡【作者单位】上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TP391.9齿轮传动系统的动态特性和动力学研究的发展过程，是从静力学分析阶段逐渐发展到动力学分析阶段[1-2]。
文献[3]对齿轮箱系统的预测方法和耦合非线性等问题展开了探索，对齿轮系统的理论建模和动态分析进行了初步的研究。
文献[4]利用有限元法对蜗轮蜗杆传动系统进行传动仿真分析，其理论成果对于蜗轮蜗杆的可靠性具有重要意义。
齿轮传动误差对齿轮传动系统的动态特性有较大的影响，文献[5～6]研究了齿轮的齿廓误差对动态传动误差的影响，文献[7]采用了单纯形法研究了传动误差对动态特性的影响。
根据文献[8]可以得到，数化建模与动态性能仿真分析。
利用有限元法分析传动误差，定义为当小齿轮转过一定角度时大齿轮实际转角与理论转角的偏差，表达式为式中,φ1和φ2为小、大轮实际转角；和为小、大轮初始位置；为齿轮副理论传动比。
齿轮修形是齿轮动力学系统中的重要研究内容，同时也是减小齿轮传动误差的最有效措施之一[9]。
齿轮修形主要指对齿轮进行微观的修整，包括齿廓修形和齿向修形，最终达到减振降噪的目的[10]。
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考虑装配误差的齿轮接触应力仿真
变速箱是各种重卡及其它汽车的“心脏”,重卡中变速箱工作的正常与否直接决定了该重卡的性能,而变速箱中的每个齿轮又是组成这颗“心脏”的一条条“血管”。
随着工业商业推动物流业的飞速发展,使得各类卡车逐步向大载重发展,这样对卡车的性能,特别是对卡车中变速箱的性能提出了更高的考验,这样对变速箱内部各种齿轮的性能及装配就提出了更高的要求。
在实际生产生活中,重卡变速箱的齿轮时常因过载而出现各种损坏。
某齿轮集团,在某型号的变速箱进行过载实验的过程中,一对啮合的齿轮多次发生了齿根裂纹甚至断齿的情况。
这种情况在重卡运行过程中,一旦发生后果极为严重,轻者影响正常运输,重者极易出现安全问题。
该集团在生产中发现多数齿根裂纹甚至断齿的情况,绝大多数是由各种原因导致的装配误差所引起的,而在诸多原因中,装配时的齿间隙误差和心轴的平行度误差成为导致齿轮啮合异常的主要原因。
在实际生产中变速箱齿轮装配时齿间隙误差和心轴的平行度误差均是由工程师凭经验给出,而在学术研究时,分析啮合齿轮所受的接触应力时,多为理论上的计算和算法上的研究,很少将齿轮啮合的实际工况因素考虑在内。
所以对实际生产时的考虑装配误差的齿轮啮合时的应力分析就显得尤为重要。
本文针对某齿轮集团生产的变速箱中的一对出现啮合异常的斜齿轮进行了Pro/E建模,在仿真分析时,分别从静力学和动力学两个方面进行分析,每个方面分别计算分析了装配时带有齿侧隙误差的工况和装配时带有轴平行度误差的工况。
在具体计算分析时,利用ANSYS与Pro/E之间的较好的链接性,将在Pro/E中建好的模型导入ANSYS中进行计算与分析,在静力学分析时主要运用ANSYS有限元分析软件对其进行计算与分析,在动力学分析时主要运用ANSYS中LS-DYNA模块对其进行计算分析。
通过静力学与动力学两个方面的系列的计算与分析,最终给出该对齿轮在装配时齿侧隙误差与轴平行度误差的误差范围。
课题的实验分析计算结果对实际生产中齿轮的装配与安装具有实际的指导意义。
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乐晓斌,胡宗武,范祖尧. 齿轮接触疲劳可靠度的计算方法' [J]. 机械设计与研究. 1993.(03)
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乐晓斌，邹苏燕. 齿轮接触疲劳可靠性寿命的计算' [J]. 机械传动. 1994.(S1)
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苏宝生
,朱爱民
,许建飞. 2OCrMnTi齿轮接触疲劳强度的试验研究' [J]. 华东船舶工业学院学报(自然科学版). 1987.(02)
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刘斌彬. ANSYS有限元齿轮接触及弯曲应力研究' [J]. 机电技术. 2009.(03)
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