用romax軟件進行齒輪強度分析及齒形優(yōu)化流程

1、用romax軟件進行齒輪強度分析及齒形優(yōu)化流程(呂浚潮)目錄1. 建立流程目的2. 用romax軟件建模過程3. 強度分析過程4. 齒輪優(yōu)化過程4.1齒向優(yōu)化4.2齒廓優(yōu)化5. 結(jié)論1. 建立流程目的用romax軟件對齒輪及軸進行建模，首先進行強度分析。由于軸、軸承、齒 輪的變形及受載，必然導(dǎo)致輪齒變形及及錯位，減小單位嚙合長度的最大載荷及 傳遞誤差(減小嚙合噪聲)，對輪齒進行齒向及齒形修形，這樣可以有效減小嚙 合線單位長度上的載荷，減小載荷突變，可減小嚙合噪聲。2. 用romax軟件建模過程本部分簡要地闡述了用romax軟件建立換擋機構(gòu)的過程，按先后順序建立 軸、軸承、齒輪，然后裝配到一起，

2、最后設(shè)置邊界條件，建立分析工況。具體過 程如下： 通過菜單欄的 components按鈕增加一個組 (add New assemble/comp on er)，彈出圖2所示對話框。圖2.1為模型增加一個部件(2)首先增加一個軸組件，如圖2.2,單擊ok按鈕。Mev> paftsby: 込 Acs-smbkC J EaworenkSfTft.崛 y tl rFfanttatf StiAft AssemH 刃時韓 匚Qrnc卯曠t gfKiiy 円卅祁HTlrai聽產(chǎn)"寶T 匚打詔樹訶Qi# SM© JK耶&T甬I 3«<荻 '.nett*

3、 卜1wnH i”盤 5«DdwIlihiUdi；咅恤r 5tLL哎押狗服四5 y 士圖2.2增加一個軸組件(3)建立軸各段的截面形式、直徑和長度，如圖2.3。j-mN - fcMuJhHlifaffE U1L k 1 -A*iwlilj liteufaiuJ ! frubfl II-“ >H-ivmhi<*小 1-*- U-MpCft«Ga»|M£ 1*Q qHalwnna |I： 3?HD. ： -1 SB vvi設(shè)置軸各段的長度、截面直徑、圓錐方向TiEiZXI-IM J33J: . izm圖2.3建立軸各段的直徑、長度及截面形式(4)

4、當(dāng)建完軸后，點擊增加軸承按鈕，打開軸承增加頁面，選擇符合要求的軸 承。J Citfldi = lAfauBprlupwi Uli. L # -1.FMTl W U|T 偃寸*<KT *試* "KKT 7缶-flOk ?a3Mcr 器W*1JiXOf HI* HOM-Uil HW PHJ+*fi»< 門如* 1 MUM KW-I“fcw |!* j戶申fcwajQ.I" #fasfr"£M*!Lr»4Ft» Arwu. | riibi| 審*1« t|增加軸承按鈕.Ml號選擇軸承界面5皿£= &

5、#171;11 *L3LIU.民吐tkf.lif 疋電衛(wèi)鬣與邪4-i竺益丟倉右弋霍XSM誰當(dāng)2叵3fewiv口Wiin圖2.4增加軸承界面(5)指定軸承安裝在軸上的位置，如圖2.5。J . LJ /jjO=.4i = ;- ij v設(shè)定軸承在軸上位置IfvihMi Lmalblr ItartBiJ jm Garbfii圖2.5設(shè)置軸承位置截面(6)按上述方法，把換擋機構(gòu)的主軸、副軸全部建完。然后按圖2.1,增加一個齒輪部件，如圖2.6。增加一個齒輪部件3 Q “阿 Highr咐砂to L增加一個齒輪部件圖2.6圖2.6 繼第6步，出現(xiàn)齒輪參數(shù)選擇界面，如圖 2.7,選擇齒輪類型（直齒或斜 繼第

6、6步，出現(xiàn)齒輪參數(shù)選擇界面，如圖 2.7,選擇齒輪類型（直齒或斜 齒），螺旋角，螺旋方向，模數(shù)，主動齒輪或被動齒輪，壓力角等參數(shù)。齒），螺旋角，螺旋方向，模數(shù)，主動齒輪或被動齒輪，壓力角等參數(shù)。圖2.7齒輪參數(shù)選擇界面（8）單擊next，進入齒輪參數(shù)設(shè)置頁面，設(shè)定齒輪的齒寬、變位系數(shù)、齒頂 高系數(shù)、齒根高系數(shù)、齒頂?shù)菇恰X根倒角、跨齒數(shù)等參數(shù)。2ftiUvJukJlmXEMO.eKebmJ. - OauJOeiiiKMi- ICfilflifCElulcai)X 円C'blw0ft*B-Q Pi.l A n*4 神-jWBiXi I圖2.8設(shè)定齒輪參數(shù)(9)把建好的齒輪安裝到軸上，選定

7、齒輪在軸上的裝配位置* H ” J +仝U弋L 3衛(wèi)” 1：EM 協(xié)*1 眠i W r rPiAlZ/'圖2.9設(shè)定齒輪把所有齒輪都裝配到軸上，最后確定各軸之間的相對位置,u -S1E+UBSI' -S ：E 1(10)按以上步驟, 如圖2.10.選擇轉(zhuǎn)配齒輪和確定裝Fvt寸| a j j冷.fll, - kt«lv«LEiw,> Blit. 3. 0 - l&r-irbvi; I ICrnrlMH-IlHtwdg* dudvul/iduaftrH* W - MkS- 1jMifacr pcriKn'(-fi JU% 口立衛(wèi) 0 JIK

8、tirviwW mi -IrwwJ.E5LoupJCg;*« Fs：m&LX一 一 0羈J沖亠嚇=爭口.三-d 2ftrl 直tandwii Cota確定軸的位置及方向圖2.10軸間相對位置的確定 (11)在軸上施加載荷，建立邊界條件。/-lxlffi*m確定載荷大小及位置j | L-rwi ywvn wr屮Rmh Looi o4x± 3 pcmi B Eha riwf ry«rnrw*i'll-：- a S _：'令 I g DK zL-aadCwnPwr WJ*回圖2.11設(shè)置邊界條件(12)通過以上步驟，模型已建完，左后是設(shè)置不同檔的

9、分析工況，如圖 至此，換檔機構(gòu)可以全部建立，模型如圖2.12mS1建立工況r L4 w設(shè)置每個工況下的載荷聲 C&HrtiR旳S4WD4»4ingHE&OXJ00楓心| | 3氏.| |屮加乃H #沖丄r =曲o盛f Lafat* Jlj* - IIEwCMF*j irpuGJOHPW3*»= '.rilll>SU If©RaJjvd h he1fc-flAMk*KaufbnAl聲廠葉WItoaJ cm IwIbad >：hw>i呂 mw ud g> 2KXJiWI toftd aJM»dkihW細ir*

10、'M-JiSI ;w4004A»am4JX04d£i«W圖2.12建立工況，設(shè)置載荷3.齒輪強度分析(1)本文為了分析簡單, 彎曲應(yīng)力、接觸應(yīng)力如表只對 3檔齒輪進行分析。分析界面如圖3.1,輪齒3.1.d BRMlt'i!i 1 AfM11X * - fMf hiH 1Liii*i 1* 1Aui-. i囂蹩,岔 ji圖3.1軸的強度、剛度分析表3.1CG1623檔齒輪強度分析結(jié)果齒輪彎曲強度彎曲強度彎曲安全接觸強度接觸強度接觸安全MPa極限MPa系數(shù)KMPa極限MPa系數(shù)K3檔主動齒輪439.15001.131394140013檔從動齒輪454

11、.71.11339.721.044.齒形優(yōu)化過程齒向修形。由于軸、軸承、齒輪的彈性變形導(dǎo)致齒輪嚙合偏斜，從而使 齒輪在齒向方向上承載載荷不均勻。先按圖 4.1所示進入傳遞誤差分析界面，繼 而進入圖4.2所示，按圖中步驟進行操作。未修行前齒輪的齒向載荷分布、諧次 響應(yīng)、傳遞誤差分別如圖4.3圖4.5。圖4.1傳遞誤差分析1 n油T管 建押M*苗E Ocvipcrwti- A-C W*WF.«r»iiMuWIPirnlin .論A*h*N啊!*»叩屮#初Q4mnriicri Rrtdfsn-wiwPdtani頤血Lg 血也 *pwi. 3 humI ,3 Erth 1

12、7"HU9*>wi kti Fwr Dcftancr 3C Rlwri:Et"-a liin Fn re a-vr r«x"uitxk查看齒輪的嚙合特性圖4.2齒輪嚙合特性分析界面LmmI ¥Mll»L44 Ini PWillMi 3 lEMlh 1 MltaHlI I hJDfl '|l|Fg匚亡 Distance (nrun)圖4.3齒輪單位嚙合長度的載荷分布Iqb4 Fovmf Tiuslonn d q*i HtHMMico- Im F*inMB 3 > VflirtH 33Dp?0 "*'

13、-it1aI圖4.4齒輪諧次響應(yīng)（2.15um）TrcMiMiglrtMEnEH-AarEliM 3 WhMl 3圖4.5齒輪傳遞誤差(13.9-7.24=6.66um)由圖4.3可以看出，3檔齒輪載荷在齒向分布上存在嚴重的分布不均，因此 有必要對齒向進行修形。按圖4.6進入輪齒優(yōu)化界面(如圖4.7)。r nii«iB *i j 11】K-iPBaJh1* i (htt HJ-Ei- ? I1 - frti|nn |CCf« Ganu LFwn3l”;出3 33-丿:ConrMt '#*57 r田忌叫血Iftp:OrllAE CII衛(wèi) iWIhlCkrin幾何優(yōu)化進

14、入界面X曲in耳g lW# U3M SI57KBjriCn d 細 rotw：/ 則皿:£巴"打/ #ML£H fnrra±5 扌UW frs國他上T5# 1QNI ZMK/ Dflufc Www/ EUH-CIKIE FX2LL1SN電 5b!： * a IriBl E t iLfu-lfir SiiI m： lw(ir，廿尸 Dm圖4.6時a.iJDItadRMhulCfiiMiiiifcryGMilhta Sci tnChia斗士如')*衣卍.加聲'Mxlwq Ficti DiMHriv: bn'|ifljnsIUFmwu

15、McTiLwifaEa . JmJJEXEU剛Fkx WsirtTKWQrc wijlE!J»Piari UnriUa. fml工4dJ QP iMailTt-Wr «WiQ0輪齒優(yōu)化進入界面圖4.7齒向優(yōu)化步驟經(jīng)過不斷地嘗試，得到最佳的修形量及優(yōu)化結(jié)果如圖4.8圖4.9呂nj uQ1goy_po 富圖4.8最佳修形量為5.3utcMlilw-d RiMlh Laad«M| lur Ptos* 1 VrtMh 1 tiihnr Mo-ib (I twlh Pnys i *Foot D尋torcu (mm)LE«£-IWLTtf L«圖

16、4.9齒向修形后的載荷分布(2)齒廓修形。由圖4.9所示，齒輪在雙齒嚙合與單齒嚙合的載荷突變十分明 顯。為了減小這個突變，對輪齒進行齒廓修形，按圖4.10進入齒廓修形界面。BtdAJIa it *. Bjic齒形優(yōu)化按鈕VMi細 H«r4 Tn uMP ii'H叵修形量設(shè)置L.vlnjr1 II nk 網(wǎng)封 rh.g EidhitcmIbJK B m*wink4U iMv TfilriHiawt pH”j皿SMHW1 呎 M1 ! W|T-E5<iuIlLa NhM. T斗ISE圖4.10齒形修形界面經(jīng)過不斷嘗試，得到最佳修形量為9um（如圖4.11）,修形后輪齒載荷分

17、布、諧響應(yīng)及傳遞誤差分別如圖 4.12圖4.14。Roll Angle (degj1921232527293133 茨 37334143OKI uoog圖4.11最佳齒形修形量為9u，鼓形修形LgQ p*trcm Lens<jj»s=w Ll 邛 LJI圖4.12修形后載荷分布圖Transmission Error for Pinion 3 -> Wheel 320-5圖4.13修形后的遞誤差(20.13-15.68=4.45)Fast Fourier Ttejii storm Tenth IPas Harmon ice far: Pinion 3 -> Wheel 311r1014J JJ.-1=：i Q釦ajUNao圖4.14修形后的諧響應(yīng)5.結(jié)論（1）由表3.1齒輪分析結(jié)果可知，在總體上，齒輪的彎曲應(yīng)力、接觸應(yīng) 力都在允許范圍之內(nèi)，屬于合格。（2）由圖4.3、圖4.5可知，齒輪的齒向載荷分布嚴重分配不均，傳遞誤 差過大，需進行齒形優(yōu)化。（3）輪齒優(yōu)化前后的最大齒向載荷、基頻諧響應(yīng)、傳遞誤差變化如表5.1. 表5.1輪