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现代机械2011年第2期
基于ANSYSWorkbench对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命分析
孙志莹，曾红
（辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁锦州121000)
摘要：基于三维造型软件Pro/ENGINEER对直齿圆程齿轮参数化数学模型的建立，通过利用Pro/ENGINEER与ANSYS 设置齿轮的工况对齿轮进行接触分析，再设定齿轮的材料属性及材料的S一N曲线，对齿轮接触疲劳寿命进行分析，获取
齿轮在此工况下的接触疫劳寿命，对齿轮寿命有合理的预测。关键调：齿轮ANSYSWorkbench静力学疲劳寿命
中图分类号：TH132.41
文章编号：10026886(2011)02001803
文献标识码：A
TheContactFatigueLife of theSpurGearBased onANSYSWorkbench
SUN Zhiying,ZENG Hong
Abstract: The parametric mathematical model of a spur gear is established based on the three-dimensional modeling software Pro/ ENGINEER,and using the seamless connection interfaoe of Pro/ENGINEER and ANSYS Workbench,the gear model is imported into fi nite element analysis software ANSYS Workbench . In the ANSYS Workbench Environment the contact analysis of gear is completed un-der the conditions ,and then set the material of the gears and the material S N curve to get gear contact fatigue life and predict the life of gear reasonably in this condition.
Key words:gear; ANSYS Workbench;static structural ;fatigue life
0引言
齿轮机构是最广泛使用的一种传动机构，是机械传动装置的核心。齿轮的失效往往会造成重大的事故，因此在工程中了解齿轮强度及其疲劳寿命是企业在市场竞争中最重要的因素。
由于有限元软件中疲劳寿命模块的局限，国内外对齿轮疲劳寿命分析仅处于实验室试验阶段，面实验设备等其他外界因素对产品疲劳寿命的影响非常大，并且开发和测试的周期长、成本高。如今随着有限元软件技术的不断成熟，预测产品的寿命能给公司在缩减开发和测试成本、缩短投放市场的时间、提高产品使用寿命等方面带来很大的收益。
本文是对直齿圆柱齿轮参数化建模，对齿轮静力学分析，获取齿轮强度和其疲劳寿命，对提高齿轮寿命及设计满足要求强度及疲劳寿命，具有可靠的理论依据。本文利用三维造型软件Pro/ENGINEER与有限元分析软件 ANSYSWorkbench联合，对齿轮参数化建模，利用两大软件的无缝连接接口，对齿轮接触静力学分析，并估算其接触疲劳寿命。
渐开线直齿圆柱齿轮参数化建模 1
1.1渐开线齿轮齿廓形成
渐开线齿轮齿廊的形成原理如图1直线BK沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点K的轨迹AK,就是该圆的渐开线，该圆为渐开线的基圆，半径为，直线BK称为渐开线的发生线，角6，为渐开线K点的展角。
渐开线直齿圆柱齿轮设计的相关参数：
(1)齿轮的节圆半径 ×齿数模数= 1
277 2
(2)齿轮的基圆半径 R, = R,cosx
(3)齿轮的周节
P=官×模数=rm(4)节圆齿厚
P t,"2
(5)齿项圆半径
新开电
图1渐开线形成原理