[发明专利]一种修形圆柱齿轮的有限元网格自动生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮仿真的技术领域，具体涉及一种修形圆柱齿轮的有限元网格自动生成方法，适用于齿轮仿真分析中有限元网格自动生成。

背景技术

目前国内外对于齿轮有限元仿真分析的前处理，一般是先通过三维建模软件建立齿轮的三维几何模型，然后将齿轮模型导入有限元分析软件中进行网格划分，最后根据仿真工况条件定义载荷及边界条件。为了保证有限元仿真分析的计算精度并顾及计算效率，需要建立网格分布合理的齿轮网格模型，在有限元软件中进行齿轮的划分网格操作费时费力，需要进行线、面、体网格划分定义多个步骤，迫切需要一种能够根据给定基本参数自动生成修形齿轮网格模型的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：通过给定齿轮的基本参数、修形参数、网格划分参数，便可以自动生成齿轮的三维有限元网格模型，免去了在三维建模软件中的建模及在有限元软件中网格划分的复杂操作流程，大大提高了仿真分析前处理的效率。

本发明采用的技术方案是：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(网格参数的划分区间位置如附图2所示)；

步骤(2)：根据步骤(1)中的基本参数计算中间参数，齿顶圆半径，r_a＝r_p+h_a，齿根圆半径r_f＝r_p-h_f，齿顶高h_a＝(h_a^*+x-Δy)·m，齿根高h_f＝(h_a^*+c^*-x)·m，其中的Δy＝x₁+x₂-y，a’为实际中心距，a为理论中心距齿高系数h_a^*＝1，顶隙系数c^*＝0.25；