基于UG和ANSYS的直齿圆柱齿轮参数化建模及有限元分析

张 帅，周靖阳，王彦斯，肖福安

ZHANG Shuai1, ZHOU Jing-yang2, WANG Yan-si3, XIAO Fu-an4

（1.中国矿业大学 机电工程学院，徐州 221116；2.煤炭工业郑州设计研究院，郑州 450000；3.华龄老年产业控股集团有限公司 科技发展部，北京 100600；4.金川集团有限公司 二矿区，金昌 737100）

0 引言

齿轮传动是机械产品中应用最广泛的一种传动机构，既可以传递平面运动，也可以传递空间运动，其特点是传递功率范围大、传动比准确、使用寿命长而且工作可靠。在齿轮传动系统中，由于齿轮作为承受载荷和传递动力的主要承担者，所以对齿轮的研究尤为重要，但是传统的齿轮设计存在周期长、效率低的缺点。本文基于UG灵活的三维建模特点和ANSYS专业的有限元分析能力，探索出一条新思路，只需设计人员改变相关参数，就可使用UG进行齿轮的快速参数化设计并用ANSYS进行有限元分析，从而大大缩短了设计工作量，提高了效率。

1 渐开线直齿圆柱齿轮参数化建模

参数化建模是指用参数表达式来表示零件的尺寸关联和属性，设计人员可以通过修改零件的特定参数和属性，从而得到所需零件模型。本文采用EDS公司的Unigraphic NX(UG)，该软件是世界顶级的CAD/CAE/CAM产品研发解决方案，广泛应用于机械、家电、汽车、航空的工业制造领域，拥有强大的三维造型能力，弥补了ANSYS难以建立复杂模型的缺点。

本文通过UG中的“表达式”、“规律曲线”和“基本曲线”等高级命令实现渐开线直齿圆柱齿轮参数化模型的建立。

1.1 参数设置

渐开线直齿圆柱齿轮的几何尺寸取决于齿轮的5个基本参数：齿数、模数、分度圆压力角、齿顶高系数和齿根高系数，确定了这五个参数，就可以创建一个标准渐开线齿轮。……