一种蜗轮蜗杆设计分析方法技术

本发明专利技术公开了一种蜗轮蜗杆设计分析方法，包括：S1，获取设计的蜗轮蜗杆的原始参数；S2，建立蜗轮蜗杆参数化几何模型并进行装配与运动仿真，模拟真实啮合过程，直至达到配合间隙要求并运动无干涉；S3，将蜗轮蜗杆参数化几何模型导入ANSYS建立有限元分析模型后，对蜗轮蜗杆的啮合状态进行有限元仿真分析，计算出蜗轮蜗杆的齿面接触应力并根据齿面接触应力的分布判定易疲劳区域；S4，将易疲劳区域的齿面接触应力与材料屈服应力进行比较，判断是否合格；若否，转S1进行参数修改，若是，S5，根据Hertz碰撞理论，进行刚体动力学分析，在不同转速下检测并输出在啮合过程中啮合力波动信息；S6，判断啮合力波动信息是否超出波动阈值；若是，转S1进行参数修改。转S1进行参数修改。转S1进行参数修改。

【技术实现步骤摘要】
一种蜗轮蜗杆设计分析方法


[0001]本专利技术涉及减速器
，特别是涉及一种蜗轮蜗杆设计分析方法。

技术介绍

[0002]蜗轮蜗杆是实现减速器大减速比的常用关键零件，也是大减速比减速器常发生故障零部件，其故障对减速器的正常工作将产生严重的影响,因此蜗轮蜗杆的良好设计对保证其安全可靠工作，提高大减速比减速器的耐久性和可靠性至关重要。
[0003]传统蜗轮蜗杆设计方法中，需要在根据经验设计蜗轮蜗杆后制作样品并测试，出现问题需要进行重新设计，这种设计方法成本高、设计周期长、效率低。有限元方法的广泛应用使得对设计质量的评估变得便捷、多样，可在设计阶段就综合考虑其啮合性能、寿命及可靠性，不断找寻最优设计，提高效率。
[0004]目前分析的方法虽然有很多，但如何在设计准确性的基础上，不作过度分析而充分提高设计效率，形成一套规范化、可操作性强、准确性高的流程是现实设计工作中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种蜗轮蜗杆设计分析方法，实现模型设计与分析相关联一体化，避免了模型设计与参数分析的脱节，可有效提高设计准确性，缩短蜗轮蜗杆研发周期，提高效率，降低研发成本。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种蜗轮蜗杆设计分析方法，包括：
[0007]S1，获取设计的蜗轮蜗杆的原始参数；
[0008]S2，建立蜗轮蜗杆参数化几何模型，并进行装配与运动仿真，模拟真实啮合过程，直至达到配合间隙要求并运动无干涉；
[0009]S3，将所述蜗轮蜗杆参数化几何模型导入ANSYS建立有限元分析模型后，对所述蜗轮蜗杆的啮合状态进行有限元仿真分析，计算出所述蜗轮蜗杆齿面接触应力并根据所述齿面接触应力的分布判定易疲劳区域；
[0010]S4，将所述易疲劳区域的齿面接触应力与材料屈服应力进行比较，判断是否合格；
[0011]若否，转所述S1进行参数修改，若是，S5，根据Hertz碰撞理论，对所述蜗轮蜗杆进行刚体动力学分析，在不同转速下检测并输出所述蜗轮蜗杆在啮合过程中啮合力波动信息；
[0012]S6，判断所述啮合力波动信息是否超出波动阈值；
[0013]若是，转所述S1进行参数修改。
[0014]其中，在所述S6之后，还包括：
[0015]S7，所述啮合力波动信息在所述波动阈值内，对所述蜗轮蜗杆进行模态分析获得柔性体，计算所述蜗轮蜗杆的预定阶模态，在确定有效模态后，进行刚柔耦合动力学分析，再次得到所述蜗轮蜗杆的啮合力以及齿根应力。
[0016]其中，在所述S7之后，还包括：
[0017]S8，将所述刚柔耦合分析计算的啮合力与所述刚体分析计算的结果进行对比判断差值是否在阈值范围内，若是则说明所述蜗轮蜗杆参数化几何模型本阶段合格，否则转所述S1进行参数修改。
[0018]其中，在所述S8之后，还包括：
[0019]S9，将所述蜗轮蜗杆的刚柔耦合分析计算的齿根应力与所述有限元仿真分析获得的对应数据对比判断差值是否在阈值范围内，若是则说明所述蜗轮蜗杆参数化几何模型本阶段合格，否则转所述S1进行参数修改。
[0020]其中，所述S7包括：
[0021]在ANSYS中对所述蜗轮蜗杆进行模态分析，得到柔性体，计算所述蜗轮蜗杆前12阶模态，认定有效模态，将输出的模态中性文件导入ADAMS中进行刚柔耦合动力学分析。
[0022]其中，所述S5包括：利用Sim Designer转换所述蜗轮蜗杆几何模型模型在ADAMS中进行蜗轮蜗杆刚体动力学分析。
[0023]其中，所述S2包括：利用CATIA建立蜗轮蜗杆几何模型，并在所述CATIA进行装配与运动仿真。
[0024]其中，所述原始参数包括齿形参数、材料参数和工况参数。
[0025]本专利技术实施例所提供的蜗轮蜗杆设计分析方法，与现有技术相比，具有以下优点：
[0026]本专利技术实施例提供的蜗轮蜗杆设计分析方法，实现模型设计与分析相关联的一体化，避免了模型设计与参数分析的脱节，可有效提高设计准确性，缩短蜗轮蜗杆研发周期，提高效率，降低研发成本。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术提供的蜗轮蜗杆设计分析方法的一个实施例中的步骤流程示意图；
[0029]图2为本专利技术提供的蜗轮蜗杆设计分析方法的另一个实施例中的步骤流程示意图；
[0030]图3为本专利技术提供的蜗轮蜗杆设计分析方法的一个实施例中的啮合力曲线示意图；
[0031]图4为本专利技术提供的蜗轮蜗杆设计分析方法的一个实施例中的不同齿轮齿根应力对比曲线示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]请参考图1～图4，图1为本专利技术提供的蜗轮蜗杆设计分析方法的一个实施例中的步骤流程示意图；图2为本专利技术提供的蜗轮蜗杆设计分析方法的另一个实施例中的步骤流程示意图；图3为本专利技术提供的蜗轮蜗杆设计分析方法的一个实施例中的啮合力曲线示意图；图4为本专利技术提供的蜗轮蜗杆设计分析方法的一个实施例中的不同齿轮齿根应力对比曲线示意图。
[0034]在一种具体实施方式中，所述蜗轮蜗杆设计分析方法，包括：
[0035]S1，获取设计的蜗轮蜗杆的原始参数；
[0036]S2，建立蜗轮蜗杆参数化几何模型，并进行装配与运动仿真，模拟真实啮合过程，直至达到配合间隙要求并运动无干涉；在这里，如果一次能够达到配合间隙要求并满足运动无干涉要求，即可一次完成，否则，需要修改原始参数，直到达到该要求，而且建立参数化几何模型。可以在之后的测试验证中，如果发现参数不合格，只需调整参数，几何模型会自动发生变化，大大提高了模型设计效率。
[0037]S3，将所述蜗轮蜗杆参数化几何模型导入ANSYS，建立有限元分析模型后，对所述蜗轮蜗杆的啮合状态进行有限元仿真分析，计算出所述蜗轮蜗杆齿面接触应力并根据所述齿面接触应力的分布判定易疲劳区域；
[0038]S4，将所述易疲劳区域的齿面接触应力与材料屈服应力进行比较，判断是否合格；通过ANSYS仿真获得的应力参数值与材料本身的特性进行对比，判断材料本身是否能够满足要求，如果满足，则合格，说明参数正确，否则，在确定材料的情况下，使用这一组参数获得的蜗轮蜗杆的可靠性就差，本身结构具有隐患，判定其不合格，需要进行参数修改，使得满足这一要求。
[0039]若否，则转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蜗轮蜗杆设计分析方法，其特征在于，包括：S1，获取设计的蜗轮蜗杆的原始参数；S2，建立蜗轮蜗杆参数化几何模型并进行装配与运动仿真，模拟真实啮合过程，直至达到配合间隙要求并运动无干涉；S3，将所述蜗轮蜗杆参数化几何模型导入ANSYS建立有限元分析模型后，对所述蜗轮蜗杆的啮合状态进行有限元仿真分析，计算出所述蜗轮蜗杆的齿面接触应力并根据所述齿面接触应力的分布判定易疲劳区域；S4，将所述易疲劳区域的齿面接触应力与材料屈服应力进行比较，判断是否合格；若否，转所述S1进行参数修改，若是，S5，根据Hertz碰撞理论，对所述蜗轮蜗杆进行刚体动力学分析，在不同转速下检测并输出所述蜗轮蜗杆在啮合过程中啮合力波动信息；S6，判断所述啮合力波动信息是否超出波动阈值；若是，转所述S1进行参数修改。2.如权利要求1所述蜗轮蜗杆设计分析方法，其特征在于，在所述S6之后，还包括：S7，所述啮合力波动信息在所述波动阈值内，对所述蜗轮蜗杆进行模态分析获得柔性体，计算所述蜗轮蜗杆的预定阶模态，在确定有效模态后，进行刚柔耦合动力学分析，再次得到所述蜗轮蜗杆的啮合力以及齿根应力。3.如权利要求2所述蜗轮蜗杆设计分析方法，其特征在于，在所述S7之后，还包括：S8，将所述刚柔耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，万长东，邵亚军，田玉祥，杜浩，
申请(专利权)人：苏州市职业大学，
类型：发明
国别省市：