基于ANSYS的齿轮静态有限元分析

熊艳红 朱志强

(湖北职业技术学院，湖北 孝感 432000)

0 前言

齿轮传动是机械传动中机械原理和机械设计的精髓，它具有效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点。但在齿轮传动中，轮齿由于齿根弯曲疲劳载荷而发生齿根弯曲折断，因此，对齿轮要进行齿根弯曲强度计算。传统的手工齿根弯曲疲劳强度计算带有很大的近似性，且计算过程比较繁琐，所以，采用新的方法来分析齿轮弯曲强度势在必行！随着计算机技术的普及和发展，有限元法在齿轮设计和应力分析中已显示出巨大的优势。目前较典型的有限元分析软件，ANSYS计算过程自动化，在后处理中能快速、直观、精确地观察到计算结果，这些都是手工和实验方法无法比拟的，它可以有效地分析齿轮接触应力和变形，有效地计算摩擦接触问题[1]。人们对齿轮进行手工计算分析已经相当深入，但借助计算机对齿轮静态分析却很少，本文将运用ANSYS对直齿圆柱齿轮进行静态分析，得出了齿轮的最大应力、最大应变和变形云图。

1 创建有限元模型

1.1 模型的建立

鉴于渐开线为极坐标方程形式，为便于几何建模，在ANSYS中,首先选择总体坐标系为柱坐标系，利用渐开线的极坐标方程式得到渐开线上点的坐标,在ANSYS下生成相应的关键点。然后再利用ANSYS中的样条曲线功能即可生成所需曲线,从而实现轮齿模型的建立。

在当前坐标系下建立关键点：1(5.428，76.307)、2(5.534，77.803)、3(5.595，79.303)、4(5.411，80.82)、5(5.11，82.342)、6(4.694，83.869)、7(4.208，85.396)、8 (3.623，86.92)、9 (2.928，88.45)、10 (2.214，89.972)、11(0，90)，利用样条曲线功能依次连接关键点1至10形成渐开线轮齿的外轮廓线，然后镜像生成另一边的轮廓线，如图1。……