鼓形齿接触应力的有限元分析
张勇;谢剑刚;王宏波
【摘 要】通过对鼓形齿加工原理的分析,在ANSYS中对某型鼓形齿联轴器轮齿建立计算模型,采用ANSYS面-面接触单元对联轴器内外齿啮合情况进行了接触分析,得出了鼓形齿接触应力分布特性,校核了其接触强度.并与传统的计算公式结果作出对比,修正了传统的计算公式,使之能满足工程计算的要求. 【期刊名称】《机械》 【年(卷),期】2005(032)004 【总页数】3页(P7-9)
【关键词】鼓形齿;接触;有限元 【作 者】张勇;谢剑刚;王宏波
【作者单位】武汉科技大学,机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学,机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学,机械自动化学院,湖北,武汉,430081 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术
1 + J l 8j ~ 2 0 0 5 年第 4 期 总第 3 2 卷 设 计与 研 究‘ 7 。 __ _ - - - _ - I - l _ -.- _..1.- l _.1 _ _ _ l -._ _ I - _ _ _..- - _ I _ l _..1 _ _ _ _ 1..-.- _ I __ _ 1 1._ - _ - _ _鼓 形 齿 接 触 应 力 的 有 限 元 分 析张勇 ， 谢剑刚， 王 宏波（ 武 汉 科 技 大学 机 械自 动 化 学院 ， 湖 北 武 汉 4 3 00 8 1）摘要： 通 过 对 鼓 形 齿 加 工 原 理 的 分 析， 在 A N S Y S 中对某型 鼓 形 齿 联 轴 器 轮 齿 建 立 计算模 型，
采 用 A N S Y S 面 面 接 钴单 元 对 联 轴 器 内 外 齿 啮 合情 况 进 行 了 接 触 分 析， 得 出 了 鼓 形 齿 接 触 应 力 分布 特 性， 校 核 了 其 接 触 强 度。 并 与传 统 的 计 算公 式 结 果 作 出 对 比 ， 修 正 了 传 统 的 计 算 公 式， 使 之 能 满 足 工 程 计算 的 要求。关键词：鼓 形 齿； 接 触； 有 限 元 中图分类号： T H 1 3 2文献标识码： A文章编号： 1 0 0 6 - 03 1 6(2 005)04 - 000 7- 0 3T h e f i n it e ej e m e n t a n aly sis o f c r o w n g e a r ' s c o n t a c t s t r e s s ZH A N G Y o n g , X I E Ji a n - g a n g , W A N G H o n g - b o (W u h a n U n i v e r sity o f S cie n c e a n d T e c h n o l o g y , W u h a n 4 3 0 0 8 1 , C hi n a) Ab s t r a c t : B y a n aly sis th e m a c h i ni n g p r o c e s s o f c r o w n g e a r , e s t a blish e x a c t m o dle o f c r o w n g e a r c o u pli n g i n A N S Y S.M a k e so m e c o n t a c t a n aly sis o f c o u pli n g ' s g e a r m e c h c o m p l e xi o n b y s u rf a c e - s u rf a c e c o n t a c t ele m e n t a n d g o t th e distrib uti o n p r op e rtyo f c o n t a c t s t r e s s o n c r o w n g e a r , c h e c k e d its c o n t a c t i n t e n sity i s e n o u g h.A n d m a k e th e c o n t r a s t w ith th e t r a diti o n al c alc ul ati o nr u r m u l a r e s u lt , r e v i s e t h e t r a d iti o n al c al c u l a t i o n f o r m u l a , e n a b l e it f u ll f o o t r e q u e s t o f e n g i n e e r i n g c al c u l a t i o n.Ke y w o r d s : c r o w n g e a r ; c o n t a c t ; f i nite el e m e n t a n aly si s鼓 形齿联轴 器其外齿轴套齿 面 呈鼓 形 ， 可 以 克 服由 于 轴 歪 斜和 偏移 而产 生 的 齿 端卡边 现 象 。 在 一定的倾斜角条件下 ， 使齿面 接触情况 得到改善； 增 大了联 接 两轴时的 同轴度 允差； 在相 同的 工 作条件 下，承载能力 比 普通 直齿联轴器提高 1 5 % ~ 2 0 % 。正 由 于 鼓 形 齿 式 联 轴 器 有 良 好 的 轴 线 偏移 补 偿 性能 ， 且 具有结构紧凑 、 承载能力高 、 效率高 、 使用寿命长等优点 ， 正 在逐步取代直齿式联轴器 ， 被广泛应用到重型 机械和冶金机械中 。目 前对
于 鼓形齿 联轴器轮齿应 力的 分析 ， 大 都 采用 解 析法计算 。 对 于 齿面 接触 应 力 ， 是将 一对 齿啮合处 的 接 触视为两个 圆球的接触 。 其圆球的 半径 等 于鼓形 齿齿廓圆弧 的半径 ， 运 用 赫兹理 论求解接 触 区 域 及 接 触应 力的 大 小 。 作 为传统的 分析 计算方 法， 其 计 算 结 果 较 为粗 略 ， 而 且 计 算 步骤 用 手 工 查表因 而 比 较繁琐 。 本 文 基 于 大 型 通 用 有限 元 分析 软件 A N S Y S 对鼓 形齿联轴器 的轮 齿进行精确建模 ，力图较准确的 分析其接触应力分布情况 。1鼓 形 齿联 轴 器 轮 齿 三 维有 限 元 模 型 的建 立河南某炼轧厂高线机 组核 心 设备— — 减定径机 增 速箱和 3 0 # 轧机锥箱均 采用 了鼓形齿联轴器 。 本文 以该鼓形齿联轴 器为例进行了应 力分 布规律的分 析研究 。 该鼓形齿联轴器参数如表 1 所示 。表 1 鼓形 齿联轴器参数I 节圆直径 齿数模数 压 力角 实际倾角 齿宽} dl m m Z m l m m 臼bl m m 【4 4 8 5 6 8 2 0 0 3 0 7 0鼓形齿轮 的 轮 齿在齿长方向对 称截面 上 是标准 渐开线齿形 ， 用 单齿计算模 型进行考虑 ， 根据标准 齿 面方程 、 齿根过渡曲 线方程及 轮体 尺寸求出齿长 方向对 称截面的齿廓各节点离散化 坐标 ， 输 入 有限 元 分析 程序 A N S Y S 中生成关键点 ， 然后用 S pli n e th r u K p s 命令生 成轮齿中间截面的 外轮廓线 。根 据鼓形齿加 工 原 理 ， 把 生 成的轮廓线沿 刀 具 位移圆与齿轮体圆球的相 贯线用 A J o n g Li n e s 命令收稿 日 期： 2 0 0 4- 1 1 - 2 1 作者 简 介： 张 勇 f 1 9 7 8 - ）， 男 ， 湖北 省枣阳 市人 ， 武汉科技 大学硕 士 研究生 ， 主要研究方向： 机电一 体 化 、 机 电设备故障诊断。+Jl8j~205年第 4期总第 3 2卷设 计与 研 究‘7。_-I.张勇 ，谢剑刚，王 宏波（武汉科 技 大学 机 械自 动 化 学院 ， 湖 北 武 汉 4 3 00 8 1）摘要：通过对鼓形齿加工原理的分析，在ANSY中对某型 鼓 形 齿 联 轴 器 轮 齿 建 立 计算模 型， 采 用 A N S Y S 面 面 接 钴单元联轴器内外啮合情 况 进 行 了 接 触 分 析， 得 出 了 鼓 形 齿 接 触 应 力 分布 特 性， 校 核 了 其 接 触 强 度。 并 与传 统 的 计 算公式结果作出比修正了传统计 算 公 式， 使 之
鼓形齿接触应力的有限元分析
