[发明专利]一种渐开线圆柱斜齿轮机构参数化分析方法

摘要

本发明公开了一种渐开线圆柱斜齿轮机构参数化分析方法，涉及齿轮传动设计分析技术领域，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、提取参数：综合分析影响渐开线圆柱斜齿轮机构工作的各项参数，进行整合分类，按类别提取齿轮几何参数、材料特性参数、载荷特性和有限元模型参数，并将上述参数按照表格形式进行编制；步骤二、在UG软件中建立参数化的齿轮三维模型：步骤三、在ANSYS软件中进行前处理；步骤四、在ANSYS软件中进行求解计算：进入求解模块，指定分析类型为静力学分析，设置总求解时间为1，求解步为100，求解器为PCG，求解完成后退出求解模块；步骤五、分析计算结果，判断是否需要修改参数后进行新的分析计算。

主权项

1.一种渐开线圆柱斜齿轮机构参数化分析方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、提取参数：综合分析影响渐开线圆柱斜齿轮机构工作的各项参数，进行整合分类，按类别提取齿轮几何参数、材料特性参数、载荷特性参数和有限元模型参数，并将上述参数按照表格形式进行编制；步骤二、在UG软件中建立参数化的齿轮三维模型：在UG软件中创建参数表达式，该参数表达式与步骤一中提取的参数一一对应，运用GC工具箱在创建齿轮选项中指定齿轮类型、模数、齿数、齿宽、变位系数和压力角几何参数，完成主动轮和从动轮的创建；在齿轮啮合选项中指定主动轮和从动轮完成齿轮的装配；分别在主动轮和从动轮上加入孔和键槽特征，完成渐开线圆柱斜齿轮三维模型的建立；步骤三、在ANSYS软件中进行前处理：在ANSYS中运用APDL语言编写参数化程序，完成三维模型的导入、指定单元类型、材料属性、划分网格、施加载荷、设定位移约束和设置接触前处理任务，具体步骤如下：1)将步骤二中建立好的三维模型导入到ANSYS软件中；2)选择单元类型为20节点的六面体单元Solid186，分别为主动轮和从动轮指定相应的杨氏模量、泊松比和密度，将单元大小设置为1，采用扫略形式将模型划分为六面体网格模型；3)在主动轮中心孔圆心处创建11号局部柱坐标系，选择属于主动轮中心孔面上的所有节点，将选中的节点坐标系修改为11号局部柱坐标系，同时给选中的所有节点指定为11号局部坐标系下Y方向的固定力，完成主动轮转矩的施加；4)在从动轮中心孔圆心处创建12号局部柱坐标系，选择属于从动轮中心孔面上的所有节点，将选中的节点坐标系修改为12号局部柱坐标系，同时限制从动轮中心孔面上所有节点在12号局部坐标系下X、Y和Z方向三个方向的移动自由度，完成从动轮位置约束的施加；5)指定摩擦系数、接触间隙和法向接触刚度，选择主动轮上参与啮合的表面作为接触面，从动轮上参与啮合的表面作为目标面，目标单元为TARGE170，接触单元为CONTA174,完成接触设置，前处理完成；步骤四、在ANSYS软件中进行求解计算：进入求解模块，指定分析类型为静力学分析，设置总求解时间为1，求解步为100，求解器为PCG，求解完成后退出求解模块；步骤五、分析计算结果，判断是否需要修改参数后进行新的分析计算：求解结束后进入后处理模块，查看应力、应变和变形计算结果，判断斜齿轮机构是否满足设计要求，如果满足设计要求，则设计完成；如果不满足设计要求，可修改齿轮基本参数值进行重新设计分析，直到满足设计要求为止。