接触分析和修形的综合应用kisssoft概要.ppt

相关背景知识整理 齿轮承受载荷后齿轮体和轴会发生弯曲、扭转等弹性变形，同时齿轮的制造误差、箱体变形、轴承孔座制造误差等实际不可忽视的原因，都会引起齿轮齿向接触不均匀，带来应力集中，降低齿轮的承载能力。 齿向修形（Tooth Trace Modification ) 所以，各种因素产生的轴线不平度都会对齿向修形产生一定的影响，而鼓形修形（crowning）、螺旋角修形（helical angle correction）和边缘倒棱（end relief）是最常见的修形方式。 通过上面的修形方式被证明既可减少顶啮合发生的啮合冲击及噪音，又降低因齿向误差及齿轮弯曲及扭转变形而造成的载荷集中，啮合过程平稳，载荷沿齿向分布均匀。 相关背景知识整理 鼓形修形，需要确定两大因素：一是鼓形量大小；二是鼓形中心在齿向方向上的位置。 齿向修形（Tooth Trace Modification ) 相关背景知识整理 在ISO 21771标准中，定义的螺旋角修形量以右齿面作为定义面，设置为正值时表示II端面向左倾斜CHB，而为负值时，按照定义的理解应该是向右添加CHB，但很 显然添加材料在制造中不可能实现。因此，如果螺旋角修形量为负值时，应该在 I端面向左倾斜CHB。 齿向修形（Tooth Trace Modification ) CHB为负值的情况。 相关背景知识整理 在轮齿受载变形后偏离原始位置，为了补偿在预定载荷作用下产生的弹性变形，所以在设计中给予准确的螺旋线补偿量，就可以使轮齿在工作中恢复到理论位置。 齿向修形（Tooth Trace Modification ) 比如太阳轮系，左旋 β＝7?斜齿轮逆时针旋转和配对大齿轮发生啮合，通过受力分析发现螺旋角将会产生假设 0.1?角度的偏移，通过反补偿该偏移角度，最终将左旋度数改动为7.1 ? ，大家可以空间想象一下该变形的情景。 相关背景知识整理 在实际分析应用中（尤其在风电行业），齿廓和齿向的修形各种方案的结合使用，通过比较往往能够得到最为恰当的应力接触斑点。但是，目前还没有比较固定的几种修形配对模式可以套用，所以，需要设计者通过参数的反复调整以及之前成功产品的案例的修形经验，获得一套最适合该项目的设计方案。 修形的应用（Application） 为得到最优的修形方案，一方面，需要做大量的测试实验，查看实际齿面接触斑点，但是这样反复实验延长了研发周期，对人力、物力的投入大大提高了经费。同时对设计者的经验要求很高；而现代设计理论，为提高效率，可以采用已经受市场认可的软件来仿真模拟齿面的应力接触斑点。设计过程中，修形优化对人的主观设计因素有很大的关系，不同工程师不同优化目标（比如最小传递误差、最优KHB值或最小应力峰值）得到的修形方案各不相同。所以，同时人机结合再加上少量的实验将可以获得意想不到的效果。 相关背景知识整理 试验和软件计算结果对比 (Comparison) 结果证明:通过不同工况的比较，发现实际试验得到的接触斑点和软件计算出的应力接触斑点的面积分布高度一致。 相关背景知识整理 KISSsoft的接触分析采用的是“薄片理论”模型，将轮齿切割成多个小片，而切片的数量将直接决定了计算的精度，这点和有限元的原理比较类似。 接触分析原理（TCA） medium默认情况，齿轮被切成30片。 相关背景知识整理 接触分析原理（TCA） 斜齿轮单个轮齿的弹性变形是依据皮特森（Petersen）原理建立起来的弹性模型，在外部载荷作用下会发生伸长和变形。所以，在下面的例子里，每一个齿被模拟成柔性体，从而可以计算出刚度值和沿接触线上每一位置接触后的变化情况。 轮齿弯曲变形分析模型 本体发生弯曲变形模型 接触区域赫兹压力下的齿面压平的模型 相关背景知识整理 接触分析原理（TCA） 弹性模型的分析理论是决定啮合过程接触情况最为有效的计算方法。由皮特森（Petersen）理论定义的刚度模型可以适时转换为啮合过程各个位置上，准确计算出该点处的啮合刚度值。这种弹性的模型极大地拓展了分析对象的范围，使得斜齿轮和非均载齿宽方向的分析成为可能。KISSsoft软件使得设计者可以计算和评价啮合过程的接触斑点情况，沿齿宽方向在接触线啮合过程模拟应力分布情况，最终模拟出的和实际工况基本一致的设计环境，准确评估出齿轮副的使用寿命。 齿轮刚度矩阵（单齿的弹性刚度以及齿与齿之间的耦合刚度关系都考虑在内） [刚度矩阵][位移矩阵]=[载荷矩阵] 接触分析案例演示 案例一： 已知数据（known data）： 法向模数：m