用romax软件进行齿轮强度分析及齿形优化流程

1、用romax软件进行齿轮强度分析及齿形优化流程（吕浚潮）目录1 .建立流程目的2 .用romax软件建模过程3 .强度分析过程4 .齿轮优化过程4.1 齿向优化4.2 齿廓优化5 .结论1 .建立流程目的用romax软件对齿轮及轴进行建模，首先进行强度分析。由于轴、轴承、 齿轮的变形及受载，必然导致轮齿变形及及错位，减小单位啮合长度的最大载荷 及传递误差（减小啮合噪声），对轮齿进行齿向及齿形修形，这样可以有效减小 啮合线单位长度上的载荷，减小载荷突变，可减小啮合噪声。2 .用romax软件建模过程本部分简要地阐述了用romax软件建立换挡机构的过程，按先后顺序建立 轴、轴承、齿轮，然后装配到一

2、起，最后设置边界条件，建立分析工况。具体过 程如下: 通过菜单栏的 components 按钮增加一个组(add Newassemble/component ),弹出图2所示对话框。rl- G ;jumchaarobsleczc. wwd -eelgncr R12. 3.0- CC L62 (D esigia) J等即yirff Pr cf«rcvi Win-dgr 出。学J L? HAidAisC < rr>p4n4 kl< .厂恸3堂督I£it一Oj«Vp<jR>! Ah*E G艮似居谀Jsport Canfoivent'

3、E.Q & GfI)|Syiidbir<jAi良 ClutiliSh.国.白Icwt SAaft Shafi国 9* AssCTrtffFjzhcijJS Q zhjzbtou 上书niHy【才图2.1为模型增加一个部件(2)首先增加一个轴组件，如图2.2,单击ok按钮图2.2增加一个轴组件(3)建立轴各段的截面形式、直径和长度，如图2.3工率一支LQ/一匹泡设置轴各段的长度、截面直径、圆锥方向图2.3建立轴各段的直径、长度及截面形式(4)当建完轴后，点击增加轴承按钮，打开轴承增加页面，选择符合要求的轴承。kUfA. - KMM*>«rLi|feie 111. L

4、 « IfWltoM LlHltJ1f ItflEfeMJ U U4tffbM ll«XHurtU1.1刁 31Mxi*3*>01i01!KSM-Mll»，UhfUrfai-U3U-!rw Uh3K0CH*Pf*12304*. wj.1 U*.“2tl汕9*3nfM-MOMin1 flaTOT*maBW 'jfc3，选择轴承界面图2.4增加轴承界面(5)指定轴承安装在轴上的位置，如图 2.5图2.5设置轴承位置截面图2.6(6)按上述方法，把换挡机构的主轴、副轴全部建完。然后按图2.1,增加一个齿轮部件，如图2.67I Fflrl增加一个齿轮部件(7

5、)继第6步，出现齿轮参数选择界面，如图 2.7,选择齿轮类型(直齿或斜齿)，螺旋角，螺旋方向，模数，主动齿轮或被动齿轮，压力角等参数。图2.7齿轮参数选择界面(8)单击next,进入齿轮参数设置页面，设定齿轮的齿宽、变位系数、齿顶系数、齿根高系数、齿顶倒角、齿根倒角、跨齿数等参数。图2.8设定齿轮参数(9)把建好的齿轮安装到轴上，选定齿轮在轴上的装配位置。 i 一7” 3,+, ," 口 中”"" 修" 口一，"、>-r -«_到JH 1 I LK Wh士w 尸。U uH. t> WMMr jp W/ f.选择转配齿 轮和

6、确定装 配)置wwn 好 至101 u r i f * i.i.!HAA w图2.9设定齿轮(10)按以上步骤,如图2.10.把所有齿轮都装配到轴上，最后确定各轴之间的相对位置,图2.10轴间相对位置的确定(11)在轴上施加载荷，建立边界条件fcmwipglyi MI f, tuh 部* tt "”修»"Httl in 与青内” JIFvwI口 V4 UWrtWffl 帖Ri*t.bht41H EjM"F Lash p-tTri* sr m4xib d pwvi ka 9h riWl vmAhi问 y I Cmri j二"：确定载荷大小及位置L

7、-aad CMnIhmr EJ>A-n-kHdcue k 4 巾图2.11设置边界条件12(12)通过以上步骤，模型已建完，左后是设置不同档的分析工况，如图至此，换档机构可以全部建立，模型如图 2.12图2.12建立工况，设置载荷3.齿轮强度分析(1)本文为了分析简单，只对 3档齿轮进行分析。分析界面如图3.1,轮齿弯曲应力、接触应力如表3.1.图3.1轴的强度、刚度分析表3.1 CG162 3档齿轮强度分析结果齿轮弯曲强度MPa弯曲强度极PM MPa弯”全 系数K接触强度MPa接触强度极限MPa接触安全 系数K3档主动齿轮439.15001.131394140013档从动齿轮454.7

8、1.11339.721.044.齿形优化过程(1)齿向修形。由于轴、轴承、齿轮的弹性变形导致齿轮啮合偏斜，从而使齿轮在齿向方向上承载载荷不均匀。先按图4.1所示进入传递误差分析界面，继而进入图4.2所示，按图中步骤进行操作。未修行前齿轮的齿向载荷分布、谐次 响应、传递误差分别如图4.3图4.5。P" li t I *,l *< lkpiA F 111*1 i：C I 4 KlIHflll''*1-* I MiTf B I贴U'ftLg |Qc_iF r eIb"r.3* Ui e c.w inif hwiisi |j H，a4曲1Si*

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10、3 m1E，露.UixataddEf * 口U&i&mdwnii ed k rhAd Siiac图4.1传递误差分析p J»则 tw1一C TidUi kwd0<«»3b»二5棘 Bl*附®IK口cetejkI =>4ri»n irqp Itarth：Bapfll«#hlodl <M«irWh口4胤 TM*Qf-aaEOHiiMiEidf+ far 0141 3 bacilli J 3 taolhZ*F«r W*.->Kr 3ff F K Cncnr r»

11、 M1*图4.2齿轮啮合特性分析界面LmkI i-wil>L4i Ivi P¥iIim 1 Itwlh 1 rhriHil I kisti >!)Fgce Distance |：ee)胃口 q220d2DC-IBC-ISO-inciFace 口后tDSGu图4.3齿轮单位啮合长度的载荷分布t aB4 Fowar TiBJislwim Tao4ti Pjie-s tiMMMico- Im FIrmb 3 -> ViTittl JTrWiMtairMEniH-lirHfilaA 3 WhMl 1图4.5齿轮传递误差(13.9-7.24=6.66um )由图4.3可以看出

12、，3档齿轮载荷在齿向分布上存在严重的分布不均，因此有必要对齿向进行修形。按图4.6进入轮齿优化界面(如图4.7) k Milrd* * 14 IriBl ，也 Jwfrt Mint iMrfFhii p«r1*«1 IIB. 1 ,f s：Jp占1id fppyy金STMt 衡口 f/I*KWWWigid 酒JhTW> ¥ uM ；(5iE J«jr)ifj 金理EAUZ 31rHE 上 1m对X d 3曲 y 4也出业-35 色以期：man w l WUSE T RflHK't / tu . WWW(THtwl+t CWIftmr，.可t

13、rjr 的IlblhiiC" I加1“几何优化进入界面WWillMl “"i 1gtaanu. | Mil岬"EMlELUbiFMdMd 5 P GgEFttPGe*lXnlMe,Ehl nr*4Eg.rpa wufek Bim Dnribc vxJI Atari tlBwiih- <MJ>T事即ffir tn|to工a图4.6 。轮齿优化进入界面图4.7齿向优化步骤经过不断地尝试，得到最佳的修形量及优化结果如图4.8图4.9。FCBWidmdnnmJ -'49r图4.8最佳修形量为5.3uCcMlilMtd liMilhlur Icaria*

14、 ) r VAaNife 1 (Jbaf klibih (1<i«lh Mbhs I |trace Diftorice (mm)wJkJL生再Kaaimg图4.9齿向修形后的载荷分布(2)齿廓修形。由图4.9所示，齿轮在双齿啮合与单齿啮合的载荷突变十分明显。为了减小这个突变，对轮齿进行齿廓修形，按图 4.10进入齿廓修形界面。图4.10齿形修形界面经过不断尝试，得到最佳修形量为 9um(如图4.11),修形后轮齿载荷分布、谐响应及传递误差分别如图 4.12图4.14Roll Angle deg19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 J3£了u

15、o_«0g方Qbu图4.11最佳齿形修形量为9u,鼓形修形LMTQ - LenuH(与芳£ 陶与飞田开打业：»隧虻图4.12修形后载荷分布图Transmission Error for Pinion 3 -> Wheel 3-54-3-2-10123456Roll Ditt询ug in 7eMh From 占由F of Tnoth 1 for Pinion 3图4.13修形后的递误差(20.13-15.68=4.45 )Fc.sl Fourier TrEutsform Teeth IPas Harmonfor: Pinion 3 -> Wheel 3图4.14修形后的谐响应5.结论（1）由表3.1齿轮分析结果可知，在总体上，齿轮的弯曲应力、接触应力都在允许范围之内，属于合格。（2）由图4.3、图4.5可知，齿轮的齿向载荷分布严重分配不均，传递误差过大，需进行齿形优化。（3）轮齿优化前后的最大齿向载荷、基频谐响应、传递误差变化如表5.1.表5.1轮齿优化前后的最大齿向载荷、基频谐响应、传递误差变化修形前修形后下降百分比齿向最人我何（N/m