对数螺旋锥齿轮有限元接触分析前处理

李强+常云龙+蒋建锋+王丽婷

摘 要： 对数螺旋锥齿轮动态接触分析的必要前提就是建立精确的有限元分析模型。在HyperMesh有限元前处理环境下，对对数螺旋锥齿轮的网格选择和划分方法进行研究，并在普遍采用的单齿网格划分方法的基础上提出一种新的单齿网格划分方法，提高了六面体网格的质量。对对数螺旋锥齿轮动态接触分析中的关键问题进行分析和研究，從而建立该齿轮精确的动态啮合有限元分析模型，为客观、真实地模拟对数螺旋锥齿轮动态啮合性能提供了必要的前提条件。

关键词： 对数螺旋锥齿轮； 网格划分； 动态接触； 有限元分析模型

中图分类号： TN98?34； TH132 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）13?0168?03

Abstract： The necessary premise of dynamic contact analysis of logarithmic spiral bevel gear is to establish the accurate finite element analysis model. The mesh selection and classification methods of the logarithmic spiral bevel gear are studied in the environment of HyperMesh finite element preprocessing. A new single?tooth meshing method is proposed on the basis of the generally?used single?tooth meshing method to improve the quality of hexahedral mesh. The key issues of dynamic contact analysis of logarithmic spiral bevel gear are analyzed and researched to establish its accurate dynamic mesh finite element analysis model， which provides a necessary precondition to simulate the dynamic mesh performance of logarithmic spiral bevel gear objectively and truly.

Keywords： logarithmic spiral bevel gear； meshing； dynamic contact； finite element analysis model

0 引 言

对数螺旋锥齿轮是一种将对数螺旋线引用为齿向线的新型锥齿轮[1]。同一条对数螺旋线上具有螺旋角处处相等的特点，使得对数螺旋锥齿轮具备了等螺旋角啮合的特性，这也使对数螺旋锥齿轮弥补了当前螺旋锥齿轮传动中存在不同啮合点处由于螺旋角不等带来的应力变化大、平稳性差等缺点。与此同时，对数螺旋锥齿轮动态啮合分析是一个高度边界条件非线性的接触动力学问题[2]。其精确求解的必要前提就是建立一个精确的有限元分析模型，而网格模型划分的精确与否直接关系到分析求解的精确程度，由此可知，有限元前处理阶段是整个有限元分析过程中最重要的一块。目前有关对数螺旋锥齿轮有限元接触分析的文献较少，而且关于对数螺旋锥齿轮动态接触分析前处理的文献更是没有。……