鼓形齿联轴器轮齿三维有限元模型的建立

发布者:威廉希尔公司官方网站  发布日期:2018-04-17

江苏某中小型钢厂的轧机辊道采用了齿式联轴器。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。

为了简化模型,本文仅保留了与接触应力相关的实体,并且齿轮基体厚度减薄为约2m(模数),但已经不影响齿轮的应力分析 在Unigraphis里,先可以绘制拉伸鼓形齿的齿轮毛坯,用平面去切除球得到,然后利用变截面扫描挖切出齿槽,然后通过阵列,得到鼓形齿轮。对于内齿圈,可以直接在毛坯上“长出”齿然后阵列,形成内齿圈,内齿可以采用自由曲线拉伸形成。

   在装配中,必须不对中定位。在装配前,在鼓形齿上建立一通过水平轴,与XOY平面成1.5。的平面A,装配时,让内外齿的水平轴重合,与水平轴垂直的两平面重合,让鼓形齿上的平面A与内齿的XOY重合。

    从图上可以看出鼓形齿在运转中有三种状态,纯摆动,纯翻转和复合运动状态(非纯翻转和纯摆动的状态)

    显然,由于是非对中状态下,鼓形齿的接触已经不是法向垂直接触,因此赫兹应力与有限元法相差很大,鼓形齿的接触问题是一个难以直接用赫兹公式求解的小变形几

何非线性问题。采用有限元方法对其进行三维接触应力计算,可以得到加直观的应力分布情况。比较传统方法计算和有限元方法计算,可以发现有限元方法可以

好的考虑鼓形齿所受实际的载荷情况,计算结果也能好反映鼓形齿的实际应力分布情况,在工程计算中可以修正传统近似计算的偏差

    从单齿接触区域可以看出,鼓形齿的接触形状是不规则的,大致为椭圆形,从整体全齿来看,接触区域为一与偏移角相关的空间曲线。

    在非对中状态下,接触应力出现在纯翻转处附近。

    本文利用大型通用分析程序ANSYS,采用面一面接触单元对鼓形齿啮合过程中接触应力和变形进行了计算,分析了其受载时接触应力分布情况,结果表明该型联轴器完

全能满足工作需要。ANSYS的面一面接触单元能有效地分析齿轮接触应力和变形,还可进行动态和啮合分析。ANSYS计算过程自动化,在后处理中能迅速、直观、准确地观察到

计算结果,为齿轮的优化设计和可靠性设计及CAE提供了良好途径。


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