[发明专利]一种大尺寸渐开线样板静强度分析及温度补偿方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸渐开线样板静强度分析及温度补偿方法，利用ANSYS分析所得的总变形图、等效应变云图和等效应力云图判断样板的静强度，分析大尺寸渐开线样板机械结构的稳定性；利用ANSYS求解所得的指定路径上的变形量，带入双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的原理误差模型，得到机械结构非对称性而产生的自身重力造成的结构变形量对于大尺寸渐开线样板原理误差的影响；利用ANSYS分析环境温度变化引起的结构变形量，结合双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的原理误差模型，运用拟合方法，得到温度补偿模型。实现大尺寸渐开线样板加工的结构稳定性，以及使用大尺寸渐开线样板时保证精度。

技术领域

本发明涉及一种对双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板静强度分析以及热力学分析的方法，特别是针对自身重力造成的结构变形量对双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板原理误差影响的分析方法，属于大齿轮样板力学分析领域。

背景技术

齿轮作为我国基础零部件的代表，它是我国装备制造业的基础零部件，其具有结构紧凑、传动比准确、传动效率高等特点。作为整体机械结构中基础零部件的齿轮，其质量和性能决定着整体机械的性能与可靠性。因此，齿轮的重要性不言而喻。

大齿轮被广泛应用于造船业、煤矿业、风力发电和石油输送系统等制造业中，为了保证大齿轮精度标准的正确执行，需要建立大尺寸渐开线量值传递体系。大齿轮渐开线样板尺寸大、形状复杂，不仅加工困难，也缺乏检测大尺寸样板的高精度仪器。因此，关于大齿轮样板的相关技术研究迫在眉睫。

(申请号/专利号：201910633322.2“双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板”)，基于该种新型的大尺寸渐开线样板，为保证其最后结构稳定性以及精度，有必要提出一种大尺寸渐开线样板静强度分析以及热力学分析的方法，加工前对该种新型的大尺寸渐开线样板做进一步分析，以确保样板精度不会受自身重力造成的结构变形量的影响，分析环境温度变化对大样板原理误差的影响。

发明内容

(申请号/专利号：201910633322.2“双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板”)，该样板在加工之前，必须要考虑以下的问题，样板的结构稳定性问题、机械结构非对称性而产生不可忽视的自身重力造成的结构变形量对于样板原理误差的影响问题、环境温度变化对样板的原理误差影响值以及补偿的思路。

本发明提出了一种利用ANSYS软件进行静强度分析的方法，以验证设计的样板结构稳定性、机械结构非对称性而产生不可忽视的自身重力造成的结构变形量对于样板原理误差的影响问题、环境温度变化对样板的原理误差影响值以及补偿的思路。该方法的实现过程如下：

步骤一：在三维软件中建立双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的三维模型。

步骤二：大尺寸渐开线样板的载荷分析。首先，对大尺寸渐开线样板进行静力学受力载荷析，考虑到大尺寸渐开线样板的特殊性，作用在大尺寸渐开线样板仅考虑重力载荷；然后，对大样板进行热力学载荷分析，考虑大尺寸渐开线样板的使用方式，无运动发热部件，仅考虑环境温度变换作为大尺寸渐开线样板的热载荷。

步骤三：大尺寸渐开线样板的有限元建模。首先，创建分析项目；然后，定义材料数据，将步骤一中建立的三维模型导入ANSYS中，作为分析的对象；最后，划分网格，得到样板的有限元模型。

步骤四：大尺寸渐开线样板的静强度仿真分析。包括：分析求解设置；定义边界条件；调用求解器求解大尺寸渐开线的应变、应力和变形量，并在Mechanical中同步更新求解过程信息；选择查看应力、应变、变形结果，并将结果进行处理以满足使用需要；通过对比相关材料的属性如屈服极限等是否达到极限以及最大应力应变是否出现在应该出现的位置来判断大尺寸渐开线样板的静强度。

步骤五：建立双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板原理误差的理论模型。推导双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的原理误差模型，并推导出计算检测圆弧半径误差对原理误差影响的最大值以及中心距误差对原理误差影响的最大值的公式。