Ansys软件在齿轮接触分析中的应用*

李春风

(河北石油职业技术大学 工业技术中心，河北 承德 067000)

0 引 言

齿轮传动是机械传动中应用广泛的传动之一，它依靠轮齿齿廓直接接触来传递运动和动力。齿轮啮合过程中，在较高的接触应力的反复作用下，会在轮齿接触表面的局部区域产生小块或小片金属剥落，形成麻点和凹坑，使运转噪声增大，振动加剧，温度升高,磨损加快,最后导致失效。因此，进行齿轮传动研究时，齿轮的接触问题人们关注的热点。齿轮接触问题的特点是具有单边约束，同时接触区域是未知的，目前是以赫兹接触理论为基础，运用两个圆柱体的接触应力计算公式来求解计算，其非线性要求计算资源较大，多借助软件用有限元方法来进行求解。

笔者首先介绍接触问题及其求解的常用方法，分析ANSYS软件常用的接触单元和非线性收敛准则，然后运用ANSYS软件对给出具体参数的齿轮对进行接触分析，为接触分析提供了一种思路。

1 接触问题和ANSYS软件

接触问题是一种高度非线性行为，随着载荷、材料、边界条件的不同，接触区域是变化的，难以预料的。考虑到摩擦因素的影响，摩擦效能可能是无序的，摩擦使得问题的收敛性成为难点，如果不考虑摩擦，且物体间总保持接触，可以用约束方程或自由耦合来代替接触，约束方程仅在小应变分析中可用。另外许多接触问题还涉及多物理场影响。

为了阻止接触表面相互穿过，接触表面之间必须建立一定关系，用一个弹簧施加接触协调条件的方法称为罚函数法，弹簧刚度或接触刚度称为罚参数。……