齿轮有限元分析.pdfVIP

传动齿轮复杂的应力分布情况和变形机理是造成齿轮设计困难的主要原因，而有限元理论和

各种有限元分析软件的出现，让普通设计人员无需对齿轮受力做大量的计算和研究，就可以

基本掌握齿轮的受力和变形情况，并可利用有限元计算结果，找出设计中的薄弱环节，进而

达到对齿轮进行改进设计的目的。

目前，国内在进行相关研究中多应用ansys软件进行分析，由于ansys软件的三维建模功能

较弱，生成齿轮建模较为困难。因此，常常使用ug、proe、SolidWorks等三维软件进行齿

轮造型，然后导入到ansys中进行分析，既费时又费力，又容易在模型转换中产生错误。本

次分析采用solidworks软件完成齿轮的三维建模，无缝倒入其集成的有线元分析软件

Simulation中对研究减速器中齿轮传动进行接触应力的分析，克服了模型转换时易产生错误

的问题。根据有限元分析结果，与赫兹公式计算结果进行对比，验证了分析结果的可靠性，

在保证结构安全可靠运行的条件下，提高设计制造的效率，降低设计研制成本。

一创建新算例

在SolidWorks中调入插件Simulation，创建新算例，选择静态，完成算例创建。

二指定材料

选择Simulation菜单下的材料，单击应用材料到所有，选择SolidWorksmaterials，然后选择

钢，选择1045钢，单击应用，完成材料的指定。

三添加接触对

右键连接，选择相触面组，选择相互啮合的两个齿轮的齿廓面作为一对相触面组，同理，添

加另一对相触面组。接触选择无穿透。

四添加夹具

为了完成一个静态算例，模型必须被正确的进行约束，使之无法移动。在Simulationstudy

树中，右键单击夹具，并选择固定几何体，将中间齿轮固定。同样，对高速小轴的轴向、径

向移动进行约束，使其只有绕齿轮回转中心轴的转动自由度。

五施加外载荷

对小齿轮施加扭矩，选择小齿轮的基准轴，面选择为齿轮的齿廓面上，扭矩载荷大小为

25.53Nm

六划分网格

划分网格时采用网格控制，将啮合处的齿廓细化网格，其余的为默认设置。

SPANp七运行算例

SPANp单击算例，选择运行，在分析时可以通过解算器的窗口监视运算过程。

八后处理

分析完成后，SolidWorksSimulation自动生成结果文件夹，以及默认的结果图解：应力、

位移、应变。

由图可以看出高速小轴齿轮齿根处、齿面接触面应力集中，最大应力472.701MPa，

（这里公式贴不上去，我转换为图片……）,

运用赫兹公式计算的最大应力值为：474.059MPa在Simulation中算出的最大的应力值为

472.701MPa，分析结果与设计结果对比，以上两个值相差不超过1%。因此证明了理论方

法的正确性。

查得材料45#钢的接触疲劳强度极限为530MPa，因此，设计的齿轮满足设计要求。