齿轮传动在Simright中的应用
齿轮传动过程中主要考虑两个方面的应力值,一是齿面接触应力,二是齿根弯曲应力,这两个应力值是判断齿轮失效的重要形式。Simright可通过施加单位力模拟传动扭矩,在圆孔中心处施加固定约束模拟齿轮啮合,从而简化模型。
机械传动的方式有多种,主要可分为两类:一是靠摩擦力传递动力;二是靠主动件与从动件啮合来实现,如齿轮传动,其应用较为广泛,常见于机械、船舶、航天类领域。相较于其它传动,齿轮传动精度高,效率好,但减振性和抗冲击性不如其它传动好,因此在齿轮设计中应当考虑如齿轮折断,齿面磨损等失效形式。
齿轮折断通常由于多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断;另一种是由于突然产生严重过载或冲击载荷作用引起的过载折断。尤其是脆性材料(铸铁、淬火钢等)制成的齿轮更容易发生轮齿折断。两种折断均起始于轮齿受拉应力的一侧。利用有限元理论对齿轮传动过程进行应力应变分析,可以帮助设计人员及时改进设计方案,从而保证项目顺利进行。
齿轮传动过程中主要考虑两个方面的应力值,一是齿面接触应力,二是齿根弯曲应力,这两个应力值是判断齿轮失效的重要形式。由于齿轮啮合传动属于接触问题,一般的有限元软件仿真流程是首先建立模型,创建接触对,再划分网格,施加约束和荷载,最后求解。Simright与此类似,但操作更为简洁。首先可直接导入外部模型,在圆孔中心处施加固定约束,并在齿轮啮合处施加单位力矩模拟传动扭矩,如下图所示。
赋予材料属性并划分网格后便可以提交求解了,完成后直接跳转进入后处理界面,如下图所示。
根据位移云图和应力云图可以看出当前荷载下的位移及应力变化情况,再根据齿轮许用应力判断其是否满足设计需求。
此外,在后处理中还可以查看网格划分,方法是鼠标右键点击齿轮,选择 “显示网格”,如下图所示,可以看出系统自带的网格划分技术划分出来的网格较为规整。