齿条与齿轮传动瞬态分析

hyfjy

齿条与齿轮传动瞬态分析

齿轮与齿条传动参数及计算


    齿条设计参数记录
  软件作者:hyfjy   计算日期:2024-02-19

输入参数
齿条法向模数: 2.5
  法向齿形角: 20
设计齿条齿数: 25
  起始点位置: 0
    齿高系数: 1
    顶隙系数: .25
设计齿条宽度: 25
    齿条斜角: 0
    本次设计为正齿条。

计算参数
齿条法向周节: 7.85398163397447
    法向齿厚: 3.90699081698724
  齿条齿顶高: 2.5
  齿条齿根高: 3.125
    齿根间隙: .625
    齿条总长: 196.349540849362
    齿条总宽: 25
    齿条总高: 10.625
齿条第一齿工作面中点座标值: ( 0 , 0 , 0 )

与齿条相配直齿圆柱齿轮参数

输入齿轮数据:
        齿轮齿数: 25
齿轮径向变位系数: .25
      齿轮螺旋角: 0
        齿轮旋向:直齿圆柱齿轮
        齿轮宽度: 25
齿轮计算参数:
  齿轮齿顶圆直径: 68.75
  齿轮齿根圆直径: 57.5
  齿轮分度圆直径: 62.5
    齿轮基圆直径: 58.7307887991193
齿轮公法线跨齿数: 3
齿轮公法线公称值: 19.7536928633353
  跨棒距量棒直径: 4.35
齿轮跨棒距公称值: 32.6365258430416
齿轮与齿条中心距: 31.875
      端面重合度: 1.7158273510015
      轴向重合度: 0
齿轮齿条总重合度: 1.7158273510015

齿轮齿条网格的划分：







齿轮的等效应力云图和最大应力云图








齿条的等效应力云图和最大应力云图







计算结束后得到的动态工作时的图片




齿轮与齿条在传动中，只完成了齿条驱动齿轮的瞬态分析 ，对于齿轮驱动齿条的分析没有完成设置，结果计算都错误了。

hyfjy

以上模型分析结果的报告


齿轮齿条瞬态分析报告.rar (576.58 KB, 下载次数: 0)

2024-2-29 21:23 上传

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hyfjy

在计算齿轮传动类零件，组件有限元分析时，往往仅对需要分析的部位进行网格细化，而在其他的结构区域，多采用较粗网络，或者在模型中，直接把这部分齿形切除，这样对于计算速度会有很大的帮助。

网络细化绝非越细越好，各种复杂结构，对网格的要求也有一个比较适当的尺度，过粗，会产生突出点，造成计算失准，过细同样也会产生计算失准而失败，还有网格的类型选择也是这样，通常六边形网格速度会比较快，四边形网格会比较精确。
这些经验都要靠自己在实践中不断摸索才能顺利解决设置问题。

halfsmoke

之前，有个做云台相机的，跟我提要求，说要齿传动的精密加工，还要经验，这……咱说，在我这认知里，这个传动精不精确，咱能想得到的，只有齿间隙这么一个玩意，这东西跟经验好像并没有关系。

如果考虑轻量化，做塑胶齿轮，这或许有个塑料的膨胀，这倒是跟经验有那么一点点关系

除此之外，齿传动设计，哪来的经验，从何谈起呢？这完全就是个计算结果吧

hyfjy

halfsmoke 发表于 2024-3-12 22:02
之前，有个做云台相机的，跟我提要求，说要齿传动的精密加工，还要经验，这……咱说，在我这认知里，这个传 ...

齿轮传动的设计，对于钢铁齿轮（金属齿轮），中等模数的设计与微小齿轮，材料选用非金属材料，例如注塑成型加工的，在设计时，仍然会有设计质量的不同，这点通过ANSYS的分析，可以看出最终的效果，尤其是在成型加工中，较小的齿轮传动，往往转速会比较高，运动的平稳性会变差，为了提高工作的平稳性，齿形和齿向的修形，变位系数的分配，齿数的设置，都需要经过反复的权衡，对比，积累出经验，才能较快的完成设计，并设计出较好的齿轮传动。

halfsmoke

hyfjy 发表于 2024-3-13 05:31
齿轮传动的设计，对于钢铁齿轮（金属齿轮），中等模数的设计与微小齿轮，材料选用非金属材料，例如注塑成 ...

从上边

结论1：材质，经验有关
结论2：传动比分配，经验有关
结论3：齿形、赤向，这没接触过，不是太明白，指直齿斜齿么？

对结论2，传动比分配这个，
实际上，一条传动链，设计的目标只有一个，最终变速，实现这个目标的过程，每一个传动付，都是一个关节，无论哪个关节的重要程度，完全一致。不会因为外界条件，哪个传动就不重要了，这对吧？

在齿轮的设计软件中，是可以直接校核每个齿轮的刚度的，假设材料一致（先不想磨损的事，其实加上这个不同材料，也一样），那么只需要将刚度趋于接近，刚度相同，承载（受扭矩 /强度，咱说扭矩肯定不同了，这用词不准）趋于接近，基本就等于将屈服强度尽可能接近，也就等于寿命接近
在这过程中，刚度可算，承载受力可算，那……还什么地方跟经验有关系呢？

设计的工作，只是列出一系列的传动比，每种传动比的承载（作为一条），然后计算出多条这种记录，对比一下，哪一个系列中，存在偏差于中位数的齿轮的偏差最大，就剔除掉这个传动系列
偏差，平均下来最小的，就应该是最优的传动系列，这同样跟经验并无关系吧

hyfjy

halfsmoke 发表于 2024-3-13 09:50
从上边

结论1：材质，经验有关

齿轮的修形问题是在有载荷的运动中，应力的变化与齿轮的轮齿在受载荷的过程中，因刚度的影响发生了弹性变形，增加了啮入及啮出时的干涉，降低了效率，而根据分析结果在设计初就给出一定的统计学反向变形参数对原始模型进行修正，能使得在实际使用中，效率有所提高，反映的就是应力减少，超载能力增加了。或者是循环总次数增加了，对于设计的原始的基本要求并没有改变。在有限的体积下，找出最大可能的承载能力，有利于精细化设计。