[發明專利]一種非對稱圓柱直齒輪副的建模方法

有效

• 申請號: 201410568362.0
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104318017B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 朱福先;李秀蓮;周金宇
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F16H55/17
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 陳曉君

1.一種非對稱圓柱直齒輪副的建模方法，其特征在于包括如下步驟：

①參數化建立非對稱漸開線齒廓曲線，具體過程為：

1.1)將非對稱漸開線齒輪的齒廓曲線分成：受壓側齒廓曲線、受壓側齒根過度曲線、非受壓側齒廓曲線、非受壓側齒根過度曲線四部分；以齒輪的齒數、模數、齒輪受壓側壓力角、非受壓側壓力角、齒頂高系數、頂隙系數為輸入參數，利用ANSYS的APDL編程語言將非對稱齒廓進行參數化編程，計算出齒廓曲線，將每段齒廓曲線按進行等份取點；

齒輪受壓側齒廓關鍵點坐標(x_A,y_A)：

上式中:α_Ad-受壓側曲線點的壓力角，

m—模數；n—齒數；α_d-受壓側分度圓壓力角；—受壓側齒頂高系數；

齒輪受壓側齒根關鍵點坐標(x_B,y_B)，按受壓側變參數在取值值范圍內等份取點計算：

上式中：α_Bd—變參數，α_d≤α_Bd≤90°；

R—刀頂圓角半徑，

α_c—非受壓側分度圓壓力角；—受壓側齒輪徑向間隙系數；

Q—刀具參數，

齒輪非受壓側齒廓關鍵點坐標(x_C,y_C)：

上式中：α_Cc—非受壓側點的壓力角，

齒輪非受壓側齒根關鍵點坐標(x_D,y_D)：

式中：α_Dc—變參數，α_c≤α_Dc≤90⁰；

1.2)采用樣條曲線分別連接受壓側和非受壓側點，生成齒廓曲線；

②參數化單齒端面建模，具體過程為：

2.1)過齒廓曲線兩最高點，以坐標原點為圓心，作過這兩點的圓弧，生成齒頂圓?。?/p>

2.2)在坐標原點生成一個關鍵點，由坐標原點向兩齒根過度曲線處最低點連接兩根直線；

通過這兩根直線、受壓側齒根過度曲線、受壓側齒廓曲線、齒頂圓弧、非受壓側齒廓曲線、非受壓側齒根過度曲線生成單齒端面；

③參數化整齒端面建模，具體過程為：

3.1)將單齒端面在極坐標下復制出齒數n個單齒，依次偏移角度為360/n度；

3.2)對各單齒端面進行疊加運算得到齒輪面；

3.3)以坐標原點為圓心，以齒輪圓孔半徑RK作圓，通過布爾減運算，得到齒輪端面；

④參數化齒輪實體建模，具體過程為：

在笛卡爾坐標系下，將齒輪端面沿端面垂直方向拉伸齒寬B的長度，得到齒輪的三維實體模型；

⑤參數化從動齒輪建模，具體過程為：

5.1)在笛卡爾坐標系下，將齒輪端面上移一個齒輪副中心矩的距離；

5.2)同步驟①、②、③、④建立從動齒輪的實體模型，如果主動齒輪齒數為偶數，則從動齒輪繞坐標原點逆時針轉動半個從動齒輪單齒角度；

⑥參數化齒輪有限元建模，具體過程為：

6.1)定義齒輪材料常數、單元類型、單元參數；

6.2)設置齒面單元尺寸，采用掃略網格的劃分方法，將非對稱齒輪副劃分有限元網格，將兩齒輪內圈劃分為剛性單元；

⑦基于ANSYS顯式動力學分析的非對稱齒輪接觸、約束定義、定義載荷，具體過程為：

7.1)創建節點組：選擇主、從動齒輪受壓側節點，并定義節點組；

7.2)定義接觸：主動齒輪上節點組為接觸組件，從動齒輪上節點組為目標組件，設置摩擦接觸參數；

7.3)定義主動齒輪和從動齒輪的質心，約束主動齒輪和從動齒輪的位移；

7.4)在主動齒輪內圈上施加角速度，在從動齒輪內圈上加載轉矩。