[發明專利]一種蝸輪蝸桿設計分析方法

在審

• 申請號: 202011622601.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112651092A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 王敏;萬長東;邵亞軍;田玉祥;杜浩
• 申請（專利權）人: 蘇州市職業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14;G06F111/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉新雷

本發明公開了一種蝸輪蝸桿設計分析方法，包括：S1，獲取設計的蝸輪蝸桿的原始參數；S2，建立蝸輪蝸桿參數化幾何模型并進行裝配與運動仿真，模擬真實嚙合過程，直至達到配合間隙要求并運動無干涉；S3，將蝸輪蝸桿參數化幾何模型導入ANSYS建立有限元分析模型后，對蝸輪蝸桿的嚙合狀態進行有限元仿真分析，計算出蝸輪蝸桿的齒面接觸應力并根據齒面接觸應力的分布判定易疲勞區域；S4，將易疲勞區域的齒面接觸應力與材料屈服應力進行比較，判斷是否合格；若否，轉S1進行參數修改，若是，S5，根據Hertz碰撞理論，進行剛體動力學分析，在不同轉速下檢測并輸出在嚙合過程中嚙合力波動信息；S6，判斷嚙合力波動信息是否超出波動閾值；若是，轉S1進行參數修改。

技術領域

本發明涉及減速器技術領域，特別是涉及一種蝸輪蝸桿設計分析方法。

背景技術

蝸輪蝸桿是實現減速器大減速比的常用關鍵零件，也是大減速比減速器常發生故障零部件，其故障對減速器的正常工作將產生嚴重的影響,因此蝸輪蝸桿的良好設計對保證其安全可靠工作，提高大減速比減速器的耐久性和可靠性至關重要。

傳統蝸輪蝸桿設計方法中，需要在根據經驗設計蝸輪蝸桿后制作樣品并測試，出現問題需要進行重新設計，這種設計方法成本高、設計周期長、效率低。有限元方法的廣泛應用使得對設計質量的評估變得便捷、多樣，可在設計階段就綜合考慮其嚙合性能、壽命及可靠性，不斷找尋最優設計，提高效率。

目前分析的方法雖然有很多，但如何在設計準確性的基礎上，不作過度分析而充分提高設計效率，形成一套規范化、可操作性強、準確性高的流程是現實設計工作中亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供了一種蝸輪蝸桿設計分析方法，實現模型設計與分析相關聯一體化，避免了模型設計與參數分析的脫節，可有效提高設計準確性，縮短蝸輪蝸桿研發周期，提高效率，降低研發成本。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種蝸輪蝸桿設計分析方法，包括：

S1，獲取設計的蝸輪蝸桿的原始參數；

S2，建立蝸輪蝸桿參數化幾何模型，并進行裝配與運動仿真，模擬真實嚙合過程，直至達到配合間隙要求并運動無干涉；

S3，將所述蝸輪蝸桿參數化幾何模型導入ANSYS建立有限元分析模型后，對所述蝸輪蝸桿的嚙合狀態進行有限元仿真分析，計算出所述蝸輪蝸桿齒面接觸應力并根據所述齒面接觸應力的分布判定易疲勞區域；

S4，將所述易疲勞區域的齒面接觸應力與材料屈服應力進行比較，判斷是否合格；

若否，轉所述S1進行參數修改，若是，S5，根據Hertz碰撞理論，對所述蝸輪蝸桿進行剛體動力學分析，在不同轉速下檢測并輸出所述蝸輪蝸桿在嚙合過程中嚙合力波動信息；

S6，判斷所述嚙合力波動信息是否超出波動閾值；

若是，轉所述S1進行參數修改。

其中，在所述S6之后，還包括：

S7，所述嚙合力波動信息在所述波動閾值內，對所述蝸輪蝸桿進行模態分析獲得柔性體，計算所述蝸輪蝸桿的預定階模態，在確定有效模態后，進行剛柔耦合動力學分析，再次得到所述蝸輪蝸桿的嚙合力以及齒根應力。

其中，在所述S7之后，還包括：

S8，將所述剛柔耦合分析計算的嚙合力與所述剛體分析計算的結果進行對比判斷差值是否在閾值范圍內，若是則說明所述蝸輪蝸桿參數化幾何模型本階段合格，否則轉所述S1進行參數修改。

其中，在所述S8之后，還包括：