多齿啮合轮系复杂力学行为下的有限元仿真方法研究

夏建芳; 何启成; 刘董洋; 高放军

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2020.11.004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

多齿啮合轮系复杂力学行为下的有限元仿真方法研究

理论研究 | 更新时间：2022-11-10

- 多齿啮合轮系复杂力学行为下的有限元仿真方法研究
- Research of the Finite Element Simulation Method of Multi-tooth Meshing Gear Train Under Complex Mechanical Behavior
- 机械传动 2020年44卷第11期页码：21-26
- 作者机构：
  
  1.中南大学机电工程学院，湖南长沙 410012
  2.长沙星轮传动设备有限公司，湖南长沙 410007
- 作者简介：
  
  夏建芳（1965— ），男，湖南汨罗人，硕士，教授，硕士生导师，主要从事机械设计及理论方面研究。
  何启成（1993— ），男，江苏如皋人，硕士研究生，主要从事机械设计及理论方面研究。
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2020.11.004
  中图分类号：
扫描看全文
夏建芳,何启成,刘董洋等.多齿啮合轮系复杂力学行为下的有限元仿真方法研究[J].机械传动,2020,44(11):21-26.

Xia Jianfang,He Qicheng,Liu Dongyang,et al.Research of the Finite Element Simulation Method of Multi-tooth Meshing Gear Train Under Complex Mechanical Behavior[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(11):21-26.
夏建芳,何启成,刘董洋等.多齿啮合轮系复杂力学行为下的有限元仿真方法研究[J].机械传动,2020,44(11):21-26. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.11.004.

Xia Jianfang,He Qicheng,Liu Dongyang,et al.Research of the Finite Element Simulation Method of Multi-tooth Meshing Gear Train Under Complex Mechanical Behavior[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(11):21-26. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.11.004.

摘要

星轮传动减速器核心传动单元为少齿差多齿啮合轮系，涉及齿轮多齿弹性接触啮合、轴孔接触、曲轴旋转等传动关系，齿轮运动存在定轴转动和复合转动（自转与平动），力学、运动学关系较为复杂，在强度、形变等计算上无相关理论。为了获取齿轮接触强度和弯曲强度，基于力学理论与计算力学仿真方法，在满足工程计算精度要求前提下，探索了多齿啮合轮系复杂力学行为下的有限元物理模型的简化方法，以及曲轴和轴承的简化、轮齿网格划分、接触收敛等仿真问题的处理方法，并以实例展示了仿真过程。结果表明，星轮传动案例存在多齿接触弹性啮合现象，且接触齿对数符合预期，仿真求得轮齿的齿面接触应力和齿根弯曲应力均满足设计要求，表明了仿真方法的正确性。其仿真技术对星轮传动的强度计算、改进设计具有重要的指导意义。

Abstract

The core transmission unit of the star gear drive reducer is a small-tooth-difference multi-tooth meshing gear train， which involves gears with multi-tooth elastic contact meshing， shaft-hole contact， and crankshaft rotation and so on drive relationship， gear motion includes fixed-axis rotation and compound rotation （rotation and translation）.The relationship between mechanics and kinematics is more complicated， and there is no relevant theory in the calculation of strength， deformation and so on. In order to obtain the gear contact strength and bending strength， based on the mechanical theory and computational mechanics simulation methods， under the premise of meeting the requirements of engineering calculation accuracy， a simplified method of the finite element physical model under the complex mechanical behavior of a multi-tooth meshing gear train is explored， and how to deal with simulation problems such as simplification of crankshafts and bearings， meshing of gear teeth， contact convergence， etc. The simulation process is demonstrated by an example. The result shows that， the star gear drive case has the phenomenon of multi-tooth contact elastic meshing， and the number of contact tooth pairs is in line with expectations. The contact stress of the tooth surface and the bending stress of the tooth root are calculated by simulation and can meet the design requirements， it shows that the correctness of the simulation method. Its simulation technology has important guiding significance for the strength calculation and improved design of star gear drive.

关键词

星轮传动多齿啮合连接器

Keywords

Star gear driveMulti-tooth meshingConnector

references

周干绪.一种新型的星轮传动装置：CN2511833［P］.2002-09-18.

ZHOU Ganxu.A new type of star gear transmission：CN2511833［P］.2002-09-18.

朱才朝，秦大同，李润方，等.三环减速器实际接触齿数及载荷分配的研究［J］.农业机械学报，2000（2）：60-63.

ZHU Caichao，QIN Datong，LI Runfang，et al.Research on the actual contact tooth number and load distribution of three-ring reducer［J］.Journal of the Chinese Society of Agricultural Machinery，2000（2）：60-63.

舒小龙，夏齐霄.少齿数差内啮合齿轮的强度计算［J］.机械设计，2002（10）：35-37.

SHU Xiaolong，XIA Qixiao.Strength calculation of internal meshing gear with few teeth difference［J］.Mechanical Design，2002（10）：35-37.

范佳，孟宪举，蔡玉强.三环减速器载荷分配有限元分析［J］.机械设计，2006（6）：18-20.

FAN Jia，MENG Xianju，CAI Yuqiang.Finite element analysis of load distribution of three-ring reducer［J］.Mechanical Design，2006（6）：18-20.

范佳，孟宪举，蔡玉强.三环减速器多齿啮合效应的有限元分析［J］.机械传动，2006（6）：73-75.

FAN Jia，MENG Xianju，CAI Yuqiang.Finite element analysis of multi-tooth meshing effect of three-ring reducer［J］.Journal of Mechanical Transmission，2006（6）：73-75.

范佳.三环减速器有限元分析［D］.唐山：河北理工大学，2006：32-54.

FAN Jia.Finite element analysis of three-ring reducer［D］.Tangshan：Hebei University of Technology，2006：32-54.

刘斌彬.少齿差传动多齿弹性啮合效应的研究［D］.天津：天津大学，2007：10-22.

LIU Binbin.Study on the multi-tooth elastic meshing effect of small tooth difference transmission［D］.Tianjin：Tianjin University，2007：10-22.

杨江兵，王家序，韩彦峰，等.渐开线少齿差行星齿轮减速器动态接触仿真分析［J］.机械设计与研究，2012，28（5）：45-49.

YANG Jiangbing，WANG Jiaxu，HAN Yanfeng，et al.Dynamic contact simulation analysis of involute planetary gear reducer with small tooth difference［J］.Mechanical Design and Research，2012，28（5）：45-49.

朱超强，王家序，张林川，等.少齿差行星齿轮传动多齿弹性啮合效应的研究［J］.机械设计与制造，2013（9）：67-69.

ZHU Chaoqiang，WANG Jiaxu，ZHANG Linchuan，et al.Research on the multi-tooth elastic meshing effect of planetary gear transmission with small tooth difference［J］.Machinery Design and Manufacturing，2013（9）：67-69.

张俊，宋轶民，张策，等.基于ANSYS的三环减速器静力学分析［J］.农业机械学报，2007（3）：141-143.

ZHANG Jun，SONG Yimin，ZHANG Ce，et al.Static analysis of three-ring reducer based on ANSYS［J］.Journal of the Chinese Society of Agricultural Machinery，2007（3）：141-143.

朱双盛，王家序，张林川，等.基于ANSYS Workbench的滤波减速器多齿弹性接触分析［J］.组合机床与自动化加工技术，2012（6）：13-15.

ZHU Shuangsheng，WANG Jiaxu，ZHANG Linchuan，et al.Multi-tooth elastic contact analysis of filter reducer based on ANSYS Workbench ［J］.Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technology，2012（6）：13-15.

张永新.计入内齿板弹性的三环减速器弹性静力分析［D］.天津：天津大学，2005：7-41.

ZHANG Yongxin.Elastic static analysis of a three-ring reducer that takes into account the elasticity of the internal tooth plate［D］.Tianjin：Tianjin University，2005：7-41.

王治.三齿轮板内啮合行星齿轮传动装置的设计与研究［D］.大连：大连交通大学，2008：44-50.

WANG Zhi.Design and research of three-gear plate internal gear planetary gear transmission ［D］.Dalian：Dalian Jiaotong University，2008：44-50.

汪念.CHC型少齿差传动弹性啮合效应的研究［D］.武汉：武汉理工大学，2013：17-28.

WANG Nian.Study on the elastic meshing effect of CHC-type toothless transmission［D］.Wuhan：Wuhan University of Technology，2013：17-28.

LIN W，SHIH Y，LEE J.Design of a two-stage cycloidal gear reducer with tooth modifications［J］.Mechanism and Machine Theory，2014，79：184-197.

FENG X.Research on stress characteristics of planetary gear drive with small tooth number difference［C］.Proceedings of 2015 3rd International Conference on Mechanical Engineering and Intelligent Systems，2015：449-454.

LI S.Contact problem and numeric method of a planetary drive with small teeth number difference［J］.Mechanism and Machine Theory，2007，43（9）：1065-1086.

秦大同，谢里阳.现代机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2011，2（7）：86.

QIN Datong，XIE Liyang.Handbook of modern mechanical design ［M］.Beijing：Chemical Industry Press，2011，2（7）：86.

舒小龙.渐开线少齿差传动的轮齿载荷研究［J］.北京联合大学学报，1991（2）：44-52.

SHU Xiaolong.Research on gear tooth load of involute transmission with low tooth difference［J］.Journal of Beijing Union University，1991（2）：44-52.

冯晓宁，叶思颖.渐开线少齿差行星齿轮传动超载能力的有限元分析［J］.煤矿机械，2016，37（2）：70-72.

FENG Xiaoning，YE Siying.Finite element analysis of overload capacity of involute planetary gearing with small tooth difference［J］.Coal Mining Machinery，2016，37（2）：70-72.

刘斌彬，张策，宋轶民.少齿差内啮合传动多齿弹性啮合效应研究［J］.机械科学与技术，2007（8）：1006-1009.

LIU Binbin，ZHANG Ce，SONG Yimin.Study on the multi-tooth elastic meshing effect of internal tooth transmission with small tooth difference［J］.Journal of Mechanical Science and Technology，2007（8）：1006-1009.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据