1.一种非对称圆柱直齿轮副的建模方法,其特征在于包括如下步骤:①参数化建立非对称渐开线齿廓曲线,具体过程为:
1.1)将非对称渐开线齿轮的齿廓曲线分成:受压侧齿廓曲线、受压侧齿根过度曲线、非受压侧齿廓曲线、非受压侧齿根过度曲线四部分;以齿轮的齿数、模数、齿轮受压侧压力角、非受压侧压力角、齿顶高系数、顶隙系数为输入参数,利用ANSYS的APDL编程语言将非对称齿廓进行参数化编程,计算出齿廓曲线,将每段齿廓曲线按进行等份取点;
齿轮受压侧齿廓关键点坐标(xA,yA):上式中:αAd-受压侧曲线点的压力角,m—模数;n—齿数;αd-受压侧分度圆压力角; —受压侧齿顶高系数;
齿轮受压侧齿根关键点坐标(xB,yB),按受压侧变参数在取值值范围内等份取点计算:上式中: αBd—变参数,αd≤αBd≤90°;
R—到顶圆角半径,
αc—非受压侧分度圆压力角; —受压侧齿轮径向间隙系数;
Q—刀具参数,
齿轮非受压侧齿廓关键点坐标(xC,yC):上式中:αCc—非受压侧点的压力角,齿轮非受压侧齿根关键点坐标(xD,yD):式中: αDc—变参数,αc≤αDc≤90°;
1.2)采用样条曲线分别连接受压侧和非受压侧点,生成齿廓曲线;
②参数化单齿端面建模,具体过程为:
2.1)过齿廓曲线两最高点,以坐标原点为圆心,作过这两点的圆弧,生成齿顶圆弧;
2.2)在坐标原点生成一个关键点,由坐标原点向两齿根过度曲线处最低点连接两根直线;通过这两根直线、受压侧齿根过度曲线、受压侧齿廓曲线、齿顶圆弧、非受压侧齿廓曲线、非受压侧齿根过度曲线生成单齿端面;
③参数化整齿断面建模,具体过程为:
3.1)将单齿端面在极坐标下复制出齿数n个单齿,依次偏移角度为360/n度;
3.2)对各单齿端面进行叠加运算得到齿轮面;
3.3)以坐标原点为圆心,以齿轮圆孔半径RK作圆,通过布尔减运算,得到齿轮端面;
④参数化齿轮实体建模,具体过程为:
在笛卡尔坐标系下,将齿轮端面沿端面垂直方向拉伸齿宽B的长度,得到齿轮的三维实体模型;
⑤参数化从动齿轮建模,具体过程为:
5.1)在笛卡尔坐标系下,将齿轮端面上移一个齿轮副中心矩的距离;
5.2)同步骤①、②、③、④建立从动齿轮的实体模型,如果主动齿轮齿数为偶数,则从动齿轮绕坐标原点逆时针转动半个从动齿轮单齿角度;
⑥参数化齿轮有限元建模,具体过程为:
6.1)定义齿轮材料常数、单元类型、单元参数;
6.2)设置齿面单元尺寸,采用扫略网格的划分方法,将非对称齿轮副划分有限元网格,将两齿轮内圈划分为刚性单元;
⑦基于ANSYS显式动力学分析的非对称齿轮接触、约束定义、定义载荷,具体过程为:
7.1)创建节点组:选择主、从动齿轮受压侧节点,并定义节点组;
7.2)定义接触:主动齿轮上节点组为接触组件,从动齿轮上节点组为目标组件,设置摩擦接触参数;
7.3)定义主动齿轮和从动齿轮的质心,约束主动齿轮和从动齿轮的位移;
7.4)在主动齿轮内圈上施加角速度,在从动齿轮内圈上加载转矩。