齿轮做静力分析的时候是不是要考虑啮合角度？

sun_shifei · 发表于 2011-10-12 12:01:23

请教版上各位大侠：

在做齿轮静力分析，研究齿根部位的弯曲强度的时候，是不是要考虑齿轮啮合的角度，如下图所示，Alpha角度在多大的时候，齿轮根部的应力达到最大值？

yaoqiping123 · 发表于 2011-10-12 16:08:39

不是很理解楼主的意思呢，你模拟的是什么运动情况呢？

sun_shifei · 发表于 2011-10-12 17:43:30

yaoqiping123 发表于 2011-10-12 16:08
不是很理解楼主的意思呢，你模拟的是什么运动情况呢？

我的目的是得到在整个啮合过程中齿根部位的最大应力。

因为之前没什么经验，现在的计算模型中没模拟运动，只是静力接触分析。另外一点考虑就是我的工作流程中要反复调用这个计算过程，所以为了节约计算时间，有意这样做（这是我想当然，也不知对不对）

尽管是静力分析，但齿轮在转过一个角度后，齿根部位的最大应力应该要发生变化，现在就是想知道，在什么样的转角时，这个最大应力才最大。

谢谢yaoqiping123兄的关注。

seawideyp · 发表于 2011-10-12 19:31:53

角度得算一下，扭矩是不一样的

sun_shifei · 发表于 2011-10-12 22:56:44

seawideyp 发表于 2011-10-12 19:31
角度得算一下，扭矩是不一样的

扭矩和工况有关系，似乎和啮合角度没关系吧？

sun_shifei · 发表于 2011-10-12 22:59:18

本帖最后由 sun_shifei 于 2011-10-12 23:00 编辑

干脆自己计算了一下，当Alpha取不同角度的时候，计算出来的第一主应力结果如下图所示，各位大侠看看有没有参考价值：

图中深颜色的线是齿轮1（z1=17）的齿根位置的最大的第一主应力，浅颜色线是齿轮2（z2=34）的。

sun_shifei · 发表于 2011-10-13 08:07:37

sillyw 发表于 2011-10-12 23:33
这个有待研讨，模型没有问题的话，换成瞬间动态模拟不就知道了，因为这个要看工况的，转速能量神马的都有关 ...

是传动齿轮，因为只是关心齿根部位的应力，所以没进行瞬态动态模拟，而是简化成了静态，不知这样做的结果怎样？

sillyw · 发表于 2011-10-12 23:33:22

这个有待研讨，模型没有问题的话，换成瞬间动态模拟不就知道了，因为这个要看工况的，转速能量神马的都有关系，你研究的齿轮不会不用做传动吧？

北鹰南飞 · 发表于 2011-10-13 08:28:56

sun_shifei 发表于 2011-10-13 08:07
是传动齿轮，因为只是关心齿根部位的应力，所以没进行瞬态动态模拟，而是简化成了静态，不知这样做的结果 ...

那就计算一下最危险情况下的，根据齿轮的啮合过程，在什么时候是最危险的应该很好判断吧？

seawideyp · 发表于 2011-10-13 09:28:49

我觉得不建立接触也行的
直接施加力载荷
就不用算接触位置了，估计在cad还好组装一点
除非你的齿轮重合系数大于2也不太好计算

北鹰南飞 · 发表于 2011-10-13 09:50:21

seawideyp 发表于 2011-10-13 09:28
我觉得不建立接触也行的
直接施加力载荷
就不用算接触位置了，估计在cad还好组装一点

可以不用计算接触，但可能导致局部应力过大或者失真，但凑合着用还是可以的。

seawideyp · 发表于 2011-10-13 09:53:32

lz关注的是齿根部位的应力，网格、载荷合理的话，估计可以大大降低失真（也许可以使用子模型的方法吧）

sun_shifei · 发表于 2011-10-13 10:15:28

seawideyp 发表于 2011-10-13 09:28
我觉得不建立接触也行的
直接施加力载荷
就不用算接触位置了，估计在cad还好组装一点

在传动中，不止一对齿在啮合，可能有多对齿，这时候啮合力在各齿之间怎么分配呢？所以我觉着还是应该建立接触。

seawideyp · 发表于 2011-10-13 10:30:15

sun_shifei 发表于 2011-10-13 10:15
在传动中，不止一对齿在啮合，可能有多对齿，这时候啮合力在各齿之间怎么分配呢？所以我觉着还是应该建立 ...

大于2的话我也不知道怎么算了
建立接触吧

zhangdaoyong · 发表于 2011-10-13 10:39:03

如果你的计算机配置好的话，最好是全齿轮模型，网格要密，建立接触，第一分析步把载荷加上，第二步转至少一个齿的角度，旋转的时候齿根应力会不断变化，找出最大位置就可以了

sun_shifei · 发表于 2011-10-13 11:05:27

zhangdaoyong 发表于 2011-10-13 10:39
如果你的计算机配置好的话，最好是全齿轮模型，网格要密，建立接触，第一分析步把载荷加上，第二步转至少一 ...

我也认同zhangdaoyong兄的看法，如果目前并没有一个理论上或经验性的公式来计算这个角度，那么只能用这种思路来试验一下。

这个问题我觉着有一定的研究价值，最好能通过一系列的计算，总结到什么规律。这样以后再计算相同问题时候就可以以单步静力分析替代全啮合过程的计算，节约计算资源，在此基础上去发掘其他的数据供利用。

yaoqiping123 · 发表于 2011-10-13 16:30:52

我也赞同zhangdaoyong的，说法，楼主可以照着这个方法做一下，个人认为齿轮的传动有限元还是应该建立接触的

zhuofan0521 · 发表于 2011-11-24 20:54:56

看了一些齿轮有限元分析的论文，如果LZ只是想得到齿根处的应力，那么可以将力加到单齿对啮合区的上界点，计算出此点的压力角（这些参数可以通过国家标准GB-3480计算出），这样处理的结果是加载力的位置会有失真现象，但根据圣维南原理，齿根部的应力还是有参考价值的。
一点拙见，希望对LZ有所帮助.....

zhangyq812 · 发表于 2011-11-26 08:53:39

zhangdaoyong 发表于 2011-10-13 10:39
如果你的计算机配置好的话，最好是全齿轮模型，网格要密，建立接触，第一分析步把载荷加上，第二步转至少一 ...

请问，能把你说的转一个角度过程中应力不断变化的具体操作步骤详细说明一下嘛？本人对这方面还不太熟悉。感激不尽！

sillyw · 发表于 2011-11-26 14:00:48

zhangyq812 发表于 2011-11-26 08:53
请问，能把你说的转一个角度过程中应力不断变化的具体操作步骤详细说明一下嘛？本人对这方面还不太熟悉。 ...

先用准静态的思路让齿轮匀速转起来，在转速较低的情况下可以忽略惯性对齿轮的影响，接下来就能看到齿根应力的变化了，具体选择多少的转速还希望与实际情况匹配一下比较好，转速较低的话建议用隐式算吧。

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