A method for calculating meshing stiffness of spur gears with non-penetrating cracks includes the following steps: step 1: obtaining the basic parameters of spur gears; step 2: establishing a three-dimensional finite element model of healthy gears by using the basic parameters of spur gears; step 3: generating a finite element model of gears with non-penetrating cracks by Boolean operation cutting; step 4: meshing the cracks; 5: Targe170 and Conta174 are selected as target elements, and the contact type is set as standard contact; Step 6: The tangential force F is applied to all nodes of the inner hole boundary of the active gear to simulate the torque; Step 7: The influence of non-penetrating cracked gears with different crack penetration lengths in the direction of tooth width and different height at the end of the crack in the direction of tooth profile on the meshing stiffness of the gear is analyzed. The invention is more realistic and effective in simulating the influence of cracked gears on gear transmission in engineering.
【技术实现步骤摘要】
非穿透型裂纹直齿轮啮合刚度计算方法
本专利技术属于机械动力学领域,涉及一种非穿透型裂纹直齿轮啮合刚度计算方法。
技术介绍
齿轮啮合刚度是齿轮转子系统动力学研究的基础,当齿轮产生裂纹时就会对啮合刚度产生一定影响。近些年国内外都有许多著名学者对齿轮副的啮合刚度进行了研究,但是对于非穿透型裂纹齿轮的啮合刚度研究却不多。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术提供一种非穿透型裂纹直齿轮啮合刚度计算方法,其目的是实现解决非穿透型裂纹齿轮啮合刚度分析。通过有限元法,建立非穿透型裂纹齿轮的有限元模型,分析非穿透型裂纹齿轮对齿轮副啮合刚度的影响。技术方案:一种非穿透型裂纹直齿轮啮合刚度计算方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:获取直齿轮副的基本参数;步骤2:利用齿轮副的基本参数建立健康齿轮三维有限元模型;步骤3:在建立健康齿轮三维有限元模型的基础上,对齿根处建立齿宽方向不同穿透程度以及齿廓方向裂纹尾部不同高度的裂纹体,进行布尔运算切割生成含有非穿透型裂纹的齿轮有限元模型;步骤4:采用实体单元SOLID185对含有非穿透型裂纹的齿轮有限元模型进行网格划分,对裂纹处进行网格细化;步骤5:采用面-面接触建立接触对模拟齿轮的真实啮合过程,选择目标单元Targe170、接触单元Conta174,接触类型设置为标准接触;步骤6:施加约束,主动轮约束径向自由度和轴向自由度保留其转动自由度,从动轮约束全部自由度;对主动齿轮内孔边界所有节点施加切向力F来模拟转矩;步骤7:分析齿宽方向不同裂纹穿透长度和齿廓方向裂纹尾部不同高度的非穿透型裂纹齿轮对齿轮啮合刚度的影响。步骤1包括以下步骤:步骤10 ...
【技术保护点】
1.一种非穿透型裂纹直齿轮啮合刚度计算方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:获取直齿轮副的基本参数;步骤2:利用齿轮副的基本参数建立健康齿轮三维有限元模型;步骤3:在建立健康齿轮三维有限元模型的基础上,对齿根处建立齿宽方向不同穿透程度以及齿廓方向裂纹尾部不同高度的裂纹体,进行布尔运算切割生成含有非穿透型裂纹的齿轮有限元模型;步骤4:采用实体单元SOLID185对含有非穿透型裂纹的齿轮有限元模型进行网格划分,对裂纹处进行网格细化;步骤5:采用面‑面接触建立接触对模拟齿轮的真实啮合过程,选择目标单元Targe170、接触单元Conta174,接触类型设置为标准接触;步骤6:施加约束,主动轮约束径向自由度和轴向自由度保留其转动自由度,从动轮约束全部自由度;对主动齿轮内孔边界所有节点施加切向力F来模拟转矩;步骤7:分析齿宽方向不同裂纹穿透长度和齿廓方向裂纹尾部不同高度的非穿透型裂纹齿轮对齿轮啮合刚度的影响。
【技术特征摘要】
1.一种非穿透型裂纹直齿轮啮合刚度计算方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:获取直齿轮副的基本参数;步骤2:利用齿轮副的基本参数建立健康齿轮三维有限元模型;步骤3:在建立健康齿轮三维有限元模型的基础上,对齿根处建立齿宽方向不同穿透程度以及齿廓方向裂纹尾部不同高度的裂纹体,进行布尔运算切割生成含有非穿透型裂纹的齿轮有限元模型;步骤4:采用实体单元SOLID185对含有非穿透型裂纹的齿轮有限元模型进行网格划分,对裂纹处进行网格细化;步骤5:采用面-面接触建立接触对模拟齿轮的真实啮合过程,选择目标单元Targe170、接触单元Conta174,接触类型设置为标准接触;步骤6:施加约束,主动轮约束径向自由度和轴向自由度保留其转动自由度,从动轮约束全部自由度;对主动齿轮内孔边界所有节点施加切向力F来模拟转矩;步骤7:分析齿宽方向不同裂纹穿透长度和齿廓方向裂纹尾部不同高度的非穿透型裂纹齿轮对齿轮啮合刚度的影响。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1包括以下步骤:步骤101:齿轮副基本参数包括齿数、模数、齿宽、弹性模量、泊松比、内孔半径、压力角、齿顶高系数、顶隙系数、摩擦系数,其中裂纹参数包括裂纹扩展角度、裂纹深度、齿宽方向裂纹的穿透长度、齿廓方向裂纹尾部的高度;步骤2包括以下步骤:步骤201:利用参数化语言建立从动轮整个全齿二维模型,利用VOFFST命令生成三维健康齿轮有限元模型,利用旋转工作坐标系的方法把从动轮全齿齿轮分割为三维多对齿齿轮有限元模型;步骤202:利用模型的归档与合并操作,由CDWRITE命令把从动轮写入文件,生成“.cdb”、“.iges”文件;步骤203:删除从动轮齿轮体模型,利用参数化语言建立三维健康全齿有限元模型;步骤204:在建立整个全齿健康齿轮的基础上,利用旋转工作坐标系的方法把主动轮全齿齿轮分割为三维多对齿齿轮有限元模型。3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3包括以下步骤:步骤301:把三维多对齿齿轮模型做正投影,根据齿宽方向裂纹的穿透程度,建立一个平面;其中X、Y方向上的坐标大于齿轮模型正投影面的X、Y坐标,Z方向的坐标根据裂纹穿透程度的不同而定,利用布尔运算由面切割体,把三维齿轮模型切割成两个实体;步骤302:根据裂纹的深度、扩展角度、齿宽方向不同穿透程度以及齿廓方向裂纹尾部不同高度的裂纹参数,建立齿廓方向裂纹尾部高度不...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘杰,孙玉凤,王成烨,
申请(专利权)人:沈阳工业大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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