ug环境下齿轮弯曲强度的有限元分析

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1、万方数据·42·计算机应用技术扔耱2009年第7期总第36卷UG环境下齿轮弯曲强度的有限元仿真程文冬1，宋磊2(1．西安工业大学机电工程学院，陕西西安710032；2．吉利汽车研究院，浙江临海317000)摘要：通过理论计算能够得到齿轮齿根弯曲疲劳强度，但理论计算方法未考虑径向压应力对齿根弯曲强度的影响。在UGNX2环境中建立标准渐开线圆柱直齿轮，在UG结构分析模块中对轮齿进行静态结构分析并得到应力分布图，仿真精度与解算器和同格划分关系密切。理论计算与虚拟仿真结果均满足许用应力要求。该方法在同一软件环境中实现了

2、对象CAD与CAE的结合，能够辅助模型结构的优化设计。有助于提高设计效率和产品质量。关键词：齿轮；UG；弯曲强度；有限元分析中图分类号：THl32．41，TP391．9文献标识码：A文章编号：1006—0316(2009)07—0042—04FiniteelementanalysisofgearflexuralstrengthunderUGbackgroundCHENGWen—don91，SONGLei2(1．xi’anTechnoIogicaIUniversity。Xi’an710032，China；2．Ge

3、elyAutomobileResearchInstRute，Linhai317000，China)Abstract：Thegeartoothendurancebendingstrengthwasobtainedthroughtheoreticalcalculationbuttheradialcompressivestressinfuencetothebendingstrengthwasnotconsidered．ThenormalinvolutecylindergearmodelwasbuiltunderUGB

4、ackground．Toothstructuralanalysisandstressenvelopewasbroughtout．Theresolverandgriddingdemarcationisaffectthesimulationprecisionclosely．Thebothresultsoftheoreticalcalculationandstructuralanalysiswassatisfiedtotherequirementofadmissiblestress．ThecombinationofC

5、ADandCAEwasachievedinonesoftwarebackground．Thismethodcouldhelpthemechanismoptimizeddesignrapidlyandmakeausefulefforttoincreaseefficiencyandqualityofproduct．Keywords：gear；UG；flexuralstrength；finiteelementanalysis齿轮是现代机械中最重要的传动机构。据统计，在各种机械故障中，齿轮失效占总数的60％以上【l】。

6、为了保i正机器安全正常地运转以及齿轮在预定寿命内正常地工作，细致而深入的分析齿轮失效原因并采取相应的措施是有很必要的。齿轮的失效主要是轮齿部位的失效，而其它部位(如轮圈、轮辐、轮毂等)的强度和刚度较为富余，很少出现失效。轮齿的失效主要包括轮齿折断、齿面点蚀、胶合、磨损、塑性变形等。其中，轮齿折断主要发生在轮齿根部，因为轮齿啮合受力时根部的弯曲应力最大，同时存在应力集中现象。本文通过理论计算和模型仿真两种途径研究轮齿齿根的折断行为；找到齿根危险截面并对轮齿根部进行弯曲强度计算；在UGNX2环境下对典型齿轮进行CA

7、D建模以及有限元分析，考查轮齿根部弯曲应力变化特性并验证齿轮设计参数的合理性。1齿根弯曲疲劳强度计算1．1齿根危险截面假没齿轮工作时只有一对齿进行啮合，则计算载荷E作用于齿顶时，轮齿可视为悬臂梁结构。根据材料力学的悬臂梁理论，此时齿根处某一截面的弯曲应力tTF最大，此截面称为齿根危险截面。若保证齿轮的预期寿命，齿根弯曲疲劳强度的条件为：瞪【州MPa(1)齿根危险截面可以通过300切线法绘制。如图l所示，线段AB为齿根危险截面，悬臂梁的长度为hF，危险截面的齿厚为sr[21。收稿日期：2009—04—16作者简介

8、：程文冬(1981一)，河北保定人，硕士，主要研究方向为车辆工程的CAD与CAE；宋磊(1982一)，河北邯郸人．硕士，主要研究方向为汽车现代设计与制造。万方数据柳耱2009年第7期总第36卷计算机应用技术·43·1．2齿根弯曲强度计算公式计算载荷的分矢量对齿根分别产生弯曲应力和压应力，由于压应力较小，在计算齿根弯曲强度时忽略其影响。则危险截面的弯曲应力为：M。豫．，(2)：笙!!!坠