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，然后装配到一起，

2、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 New assemble/comp on er)，弹出图2所示对话框。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。Mev> paftsby: 込 Acs-smbkC J EaworenkSfTft.崛 y tl rFfanttatf StiAft AssemH 刃时韩 匚Qrnc卯旷t gfKiiy 円卅祁HTlrai听产"宝T 匚打詔樹诃Qi# SM© JK耶&T甬I 3«<荻 '.nett*

3、 卜1wnH i”盘 5«DdwIlihiUdi；咅恤r 5tLL哎押狗服四5 y 士图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。j-mN - fcMuJhHlifaffE U1L k 1 -A*iwlilj liteufaiuJ ! frubfl II-“ >H-ivmhi<*小 1-*- U-MpCft«Ga»|M£ 1*Q qHalwnna |I： 3?HD. ： -1 SB vvi设置轴各段的长度、截面直径、圆锥方向TiEiZXI-IM J33J: . izm图2.3建立轴各段的直径、长度及截面形式(4)

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。J Citfldi = lAfauBprlupwi Uli. L # -1.FMTl W U|T 偃寸*<KT *试* "KKT 7缶-flOk ?a3Mcr 器W*1JiXOf HI* HOM-Uil HW PHJ+*fi»< 门如* 1 MUM KW-I“fcw |!* j户申fcwajQ.I" #fasfr"£M*!Lr»4Ft» Arwu. | riibi| 审*1« t|增加轴承按钮.Ml号选择轴承界面5皿£= &

5、#171;11 *L3LIU.民吐tkf.lif 疋电卫鬣与邪4-i竺益丢倉右弋霍XSM誰當2叵3fewiv口Wiin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。J . LJ /jjO=.4i = ;- ij v设定轴承在轴上位置IfvihMi Lmalblr ItartBiJ jm Garbfii图2.5设置轴承位置截面(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2.6。增加一个齿轮部件3 Q “阿 Highr咐砂to L增加一个齿轮部件图2.6图2.6 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 继第

6、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。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 高系数、齿根高系数、齿顶倒角、齿根倒角、跨齿数等参数。2ftiUvJukJlmXEMO.eKebmJ. - OauJOeiiiKMi- ICfilflifCElulcai)X 円C'blw0ft*B-Q Pi.l A n*4 神-jWBiXi I图2.8设定齿轮参数(9)把建好的齿轮安装到轴上，选定

7、齿轮在轴上的装配位置* H ” J +仝U弋L 3卫” 1：EM 协*1 眠i W r rPiAlZ/'图2.9设定齿轮把所有齿轮都装配到轴上，最后确定各轴之间的相对位置,u -S1E+UBSI' -S ：E 1(10)按以上步骤, 如图2.10.选择转配齿轮和确定装Fvt寸| a j j冷.fll, - kt«lv«LEiw,> Blit. 3. 0 - l&r-irbvi; I ICrnrlMH-IlHtwdg* dudvul/iduaftrH* W - MkS- 1jMifacr pcriKn'(-fi JU% 口立卫 0 JIK

8、tirviwW mi -IrwwJ.E5LoupJCg;*« Fs：m&LX一 一 0羁J冲亠吓=爭口.三-d 2ftrl 直tandwii Cota确定轴的位置及方向图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。/-lxlffi*m确定载荷大小及位置j | L-rwi ywvn wr屮Rmh Looi o4x± 3 pcmi B Eha riwf ry«rnrw*i'll-：- a S _：'令 I g DK zL-aadCwnPwr WJ*回图2.11设置边界条件(12)通过以上步骤，模型已建完，左后是设置不同档的

9、分析工况，如图 至此，换档机构可以全部建立，模型如图2.12mS1建立工况r L4 w设置每个工况下的载荷聲 C&HrtiR旳S4WD4»4ingHE&OXJ00枫心| | 3氏.| |屮加乃H #冲丄r =曲o盛f Lafat* Jlj* - IIEwCMF*j irpuGJOHPW3*»= '.rilll>SU If©RaJjvd h he1fc-flAMk*KaufbnAl声厂叶WItoaJ cm IwIbad >：hw>i吕 mw ud g> 2KXJiWI toftd aJM»dkihW细ir*

10、'M-JiSI ;w4004A»am4JX04d£i«W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, 弯曲应力、接触应力如表只对 3档齿轮进行分析。分析界面如图3.1,轮齿3.1.d BRMlt'i!i 1 AfM11X * - fMf hiH 1Liii*i 1* 1Aui-. i囂蹩,岔 ji图3.1轴的强度、刚度分析表3.1CG1623档齿轮强度分析结果齿轮弯曲强度弯曲强度弯曲安全接触强度接触强度接触安全MPa极限MPa系数KMPa极限MPa系数K3档主动齿轮439.15001.131394140013档从动齿轮454

11、.71.11339.721.044.齿形优化过程齿向修形。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。图4.1传递误差分析1 n油T管 建押M*苗E Ocvipcrwti- A-C W*WF.«r»iiMuWIPirnlin .论A*h*N啊!*»叩屮#初Q4mnriicri Rrtdfsn-wiwPdtani颐血Lg 血也 *pwi. 3 humI ,3 Erth 1

12、7"HU9*>wi kti Fwr Dcftancr 3C Rlwri:Et"-a liin Fn re a-vr r«x"uitxk查看齿轮的啮合特性图4.2齿轮啮合特性分析界面LmmI ¥Mll»L44 Ini PWillMi 3 lEMlh 1 MltaHlI I hJDfl '|l|Fg匚亡 Distance (nrun)图4.3齿轮单位啮合长度的载荷分布Iqb4 Fovmf Tiuslonn d q*i HtHMMico- Im F*inMB 3 > VflirtH 33Dp?0 "*'

13、-it1aI图4.4齿轮谐次响应（2.15um）TrcMiMiglrtMEnEH-AarEliM 3 WhMl 3图4.5齿轮传递误差(13.9-7.24=6.66um)由图4.3可以看出，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)。r nii«iB *i j 11】K-iPBaJh1* i (htt HJ-Ei- ? I1 - frti|nn |CCf« Ganu LFwn3l”;出3 33-丿:ConrMt '#*57 r田忌叫血Iftp:OrllAE CII卫 iWIhlCkrin几何优化进

14、入界面X曲in耳g lW# U3M SI57KBjriCn d 细 rotw：/ 则皿:£巴"打/ #ML£H fnrra±5 扌UW frs国他上T5# 1QNI ZMK/ Dflufc Www/ EUH-CIKIE FX2LL1SN电 5b!： * a IriBl E t iLfu-lfir SiiI m： lw(ir，廿尸 Dm图4.6時a.iJDItadRMhulCfiiMiiiifcryGMilhta Sci tnChia斗士如')*衣卍.加声'Mxlwq Ficti DiMHriv: bn'|ifljnsIUFmwu

15、McTiLwifaEa . JmJJEXEU刚Fkx WsirtTKWQrc wijlE!J»Piari UnriUa. fml工4dJ QP iMailTt-Wr «WiQ0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吕nj uQ1goy_po 富图4.8最佳修形量为5.3utcMlilw-d RiMlh Laad«M| lur Ptos* 1 VrtMh 1 tiihnr Mo-ib (I twlh Pnys i *Foot D寻torcu (mm)LE«£-IWLTtf L«图

16、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。BtdAJIa it *. Bjic齿形优化按钮VMi细 H«r4 Tn uMP ii'H叵修形量设置L.vlnjr1 II nk 网封 rh.g EidhitcmIbJK B m*wink4U iMv TfilriHiawt pH”j皿SMHW1 呎 M1 ! W|T-E5<iuIlLa NhM. T斗ISE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

17、布、谐响应及传递误差分别如图 4.12图4.14。Roll Angle (degj1921232527293133 茨 37334143OKI uoog图4.11最佳齿形修形量为9u，鼓形修形LgQ p*trcm Lens<jj»s=w Ll 邛 LJI图4.12修形后载荷分布图Transmission Error for Pinion 3 -> Wheel 320-5图4.13修形后的递误差(20.13-15.68=4.45)Fast Fourier Ttejii storm Tenth IPas Harmon ice far: Pinion 3 -> Wheel 311r1014J JJ.-1=：i Q釦ajUNao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