[发明专利]一种修形圆柱齿轮的有限元网格自动生成方法

权利要求书

1.一种修形圆柱齿轮的有限元网格自动生成方法，其特征在于实现步骤如下：

步骤(1)：已知齿轮基本参数、齿廓修形参数、齿向修形参数、网格参数四组参数，基本参数包括：齿数z、模数m、压力角α、螺旋角β、齿宽B、变位系数x、齿轮安装中心距a、法向侧隙j_bn；齿廓修形参数包括：齿顶修形量Δ_a、齿顶修形高度l_a、齿顶修形指数b_a，齿根修形量Δ_f、齿根修形高度l_f、齿根修形指数b_f；齿向修形参数包括：左侧修形量Δ_l、左侧修形长度l_l、左侧修形指数b_l，右侧修形量Δ_r、右侧修形长度l_r、右侧修形指数b_r；网格参数包括：齿廓上部网格数n₁、齿廓中部网格数n₂、齿廓下部网格数n₃、齿根圆角网格数n₄、齿根底部网格数n₅、齿厚网格数n₆、齿底网格数n₇、齿向左侧网格数n₈、齿向中部网格数n₉、齿向右侧网格数n₁₀；

步骤(2)：根据步骤(1)中的基本参数计算中间参数，中间参数包括齿顶圆半径r_a、齿根圆半径r_f、齿顶高h_a、齿根高h_f；

步骤(3)：根据齿向网格数将齿轮沿齿向方向分割为n个截面n＝n₈+n₉+n₁₀+1，分别求取每个截面的网格点，每个截面的位置由l_x表示，

步骤(4)：由步骤(3)中的齿向修形量计算其中r_p为齿轮分度圆半径，m_t为端面模数；

步骤(5)：根据步骤(4)得到的r_pa按公式计算齿廓曲线其中：

为齿轮转角，决定齿廓上点的位置，ξ为相邻两齿间夹角的一半

r_p为齿轮分度圆半径，m为齿轮模数，α_t为端面压力角，s_t为刀具端面上齿距的一半m_t为端面模数；

步骤(6)：计算齿根过渡曲线根据刀具圆角半径顶隙c＝c^*·m，计算刀具圆角中心坐标Ro(x,y)=(m·ha*+c-rc,st2+m·ha*·tanαt+rc·cosαt),]]>在此基础上，计算刀具圆角上任意一点Rr(αc)=-Ro(x)-rc·sinαc-Ro(y)+rc·cosαc01;]]>

步骤(7)：根据步骤(2)中的中间参数计算内部分割边界点M1(r_acosξ,r_a sinξ)，M2(r_fcosξ,r_f sinξ)，M3(r_dcosξ,r_d sinξ)，

步骤(8)：根据步骤(5)计算的齿廓曲线步骤(6)计算的齿根过渡曲线步骤(7)计算的内部分割边界点，按步骤(1)输入的网格划分数计算出各点之间的中间点，得到l_x＝0截面位置的网格点

步骤(9)：将步骤(8)得到的截面网格点经过旋转运动变换，得到当前l_x对应的左侧截面网格点计算公式为：

式中：

M1(θ)=cosθ-sinθ00sinθcosθ00001lx0001]]>

步骤(10)：根据步骤(9)得到的l_x截面位置网格点经过对称变换得到l_x截面的右侧网格点计算公式为：

式中：

M2(θ)=cos(2ξ+2θ)sin(2ξ+2θ)00sin(2ξ+2θ)-cos(2ξ+2θ)0000100001]]>

将与步骤(9)中得到的整合，得到l_x截面对应的网格点

步骤(11)：重复步骤(4)～步骤(10)直到所有l_x对应的截面点均计算完成，各截面网格点坐标计算完成后，将相邻8个节点定义为网格单元，按照有限元元件前处理文件格式存储节点和单元信息，利用本文件，即可快速建立起齿轮的有限元网格模型。