某差速器齿轮的参数化设计及有限元分析-王良模-(1)

第10卷第3期2012年9月JournalofNanjingInstituteofTechnologyNaturalScienceEditionVol．10，No．3Sep．，20121672－2558201203－0001－04112222(1．南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094;2．江苏太平洋齿轮传动有限公司，江苏姜堰225500)利用大型三维设计软件UG进行二次开发，建立了差速器的参数化造型系统，该系统能够根据输入的参数精确而快速地生成差速器齿轮的三维模型，大大提高了设计质量和设计效率．同时，将建立的差速器齿轮三维模型无缝连接到有限元软件中，对差速器齿轮进行静强度分析以及动态接触分析．分析结果表明所设计的行星齿轮和半轴齿轮最大弯曲应力在齿根部位且小于许用应力值，齿面接触应力远远小于材料许用接触应力，因此齿轮不会出现接触疲劳破坏．差速器;参数化;有限元TH132．42TheParametricDesignandFiniteElementAnalysisofaDifferentialGearWANGLiang-mo1，LIUFei1，XIAHan-guan2，ZHAOHong-jun2，WANGXiao-qian2，ZHANGYan-wei2(1．SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China;2．JiangsuPacificGearTransmissionCo．，LTD，Jiangyan225500，China)Abstract:Largethree-dimensionaldesignsoftware，UG，isusedforsecondarydevelopmenttobuildaparametricmodelingsystem，whichcanbeusedtoaccuratelyandquicklygenerateathree-dimensionalmodelfordifferentialgears．Thedesignqualityandefficiencyarethusimproved．Atthesametime，themodelisseamlesslyconnectedtofiniteelementsoftwareforstaticstrengthanalysisanddynamiccontactanalysisofthedifferentialgear．Theresultsshowthatthelargestbendingstressofplanetgearandsidegearisatthetoothrootandlowerthanallowablestressvalue．Moreimportantly，toothsurfacecontactstressisconsiderablylowerthantheallowablecontactstressofthematerial，therebypreventingcontactfatiguedamages．Keywords:differential;parametric;finiteelement2012－07－242012－08－10BE2011164、[e-mail]．．1、UG2、LS-DYNA3．ANDREWSJD4．H．VonEiff5．．2012915API、．．UG．．UG/OPENMenuScriptUIStyler6．MenuScript图1“行星齿轮参数化设计”对话框UG．“”“”．．UG/OPENUIStyler1“”．VC++6．0planet．ugopen．awxufstaUG．UG/OPENUIStylerplanet_template．cplan-et．hplanet_dialog．cplanet_dialog．h．．“”“”．、、．2．7．．ANSYS/LS-DYNA．2．1CAD/CAEANSYS11．0UGUGANSYS11．08．UGANSYS11．0ANSYS11．0、、、．21032．2．．298222112．12．．F1=3．52×104NF2=1．36×104NF3=9．1×103N3．图2行星齿轮单齿有限元模型图3行星齿轮单齿弯曲应力云图31697MPa．．2．3图4三对齿啮合的齿轮有限元模型8solid1644shell16316188、94811610．solid164shell163．4．ANSYS/LS-DYNA4part．．．1．5rad/s9rad/s1188N·m199N·m0．04s0．08s5、6．161MPa914MPa20CrMnTi2250MPa．320129．图5齿轮啮合瞬时应力云图(1．5rad/s)图6齿轮啮合瞬时应力云图(9rad/s)3UG、、．．．、．1．D．2006．2．UGD．2007．3．ANSYS/LS-DYNAD．2008．4ANDREWSJD．AfiniteelementanalysisofbendingstressesinducedinexternalandinternalinvolutesspurgearsJ．JournalofStrainAnaly-sis1991263153－163．5VONEIFFHV．InfluenceofgeartoothgeometryontoothstressofexternalandinternalgearsJ．TransASMEJofMechDes1990112575－583．6．UG/OpenM．2007．7．M．1980．8．ANSYS11．0M．2008．4