直齿圆柱齿轮的静态分析应力的分布

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直齿圆柱齿轮传动有限元在扭矩驱动下的静态分析，应力的分布及大小


在扭矩驱动下的设置：


主动齿轮中应力的分布：


从动齿轮中应力的分布


主动齿轮的预期寿命分布图：


从动齿轮的预期寿命分布图


静态分析报告：
直齿轮传动静力分析.docx (1.22 MB, 下载次数: 21)

2023-4-15 13:33 上传

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斜齿圆柱齿轮传动的静态分析应力的分布



斜齿圆柱齿轮传动的扭矩驱动：


主动齿轮的应力分布图：


从动齿轮的应力的分布图：


主动齿轮寿命图


从动齿轮寿命图


斜齿轮传动静态分析报告：

斜齿轮传动静力分析.docx (1.46 MB, 下载次数: 9)

2023-4-15 13:37 上传

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hyfjy

分析的结果，感觉一直在假想的一个事实，当齿坯的体积接近时，直齿圆柱齿轮的承载能力会明显大于斜齿圆柱齿轮（体积与直齿轮相当或者略大一些），直齿圆柱齿轮的强度更强一些，以此类推，当锥齿轮的体积接近时，直齿锥齿轮的承载力会大于弧齿锥齿轮传动。

当齿向改变时，斜齿轮虽然会增加重合度，但接触点的应力会大于直齿轮的线接触产生的应力，故预期寿命反而会下降。加上螺旋角的结果，会改变运动的平稳性，通常说是无法增加承载能力的。故设计一套减速机构时，输出级如果从承载能力去考虑，用直线型齿向的承载能力要优于曲线齿向线。

mwp2022

一直对有限元分析有疑惑。我们材料一般抗压强度是远大于抗拉强度的，但是但从有限元分析结果看不出最大应力处是受拉的还是受压的。就像这个齿轮一样，我们齿面一般受压应力；齿根一般一侧是拉应力，另一侧是压应力。受力模式不一样，是否可以直接对比安全性？

hyfjy

mwp2022 发表于 2023-4-15 16:18
一直对有限元分析有疑惑。我们材料一般抗压强度是远大于抗拉强度的，但是但从有限元分析结果看不出最大应力 ...

在用有限元的“Maximum  Principal Strese"(最大主应力)进行观察时，应力云图标尺上，上方显示的是主应力，为拉力，下方为压应力，其绝对值就是指云斑处为压应力

hyfjy

云图标尺


主动齿轮上的应力云图

hyfjy

这是一组齿面经过齿形修形及齿向修形的直齿圆柱齿轮，所以最大压应力的位置非常好，处于齿面的中部，最大拉应力在齿根过度曲面上，也未超过普通结构钢的许用应力，故相对的循环周期相对也比较长，承载的最大扭矩是100Nm,齿轮的模数是2.5mm，齿宽25mm，斜齿轮传动的扭矩设置只有50Nm,而齿根的最大拉应力是直齿圆柱齿轮的数倍，这些相对的数据说明了斜齿轮的承载能力远远小于直齿圆柱齿轮传动的能力。

changqingshu

hyfjy 发表于 2023-4-15 20:38
这是一组齿面经过齿形修形及齿向修形的直齿圆柱齿轮，所以最大压应力的位置非常好，处于齿面的中部，最大拉 ...

zhouchang0001

静应力分析很难看到齿轮啮合过程中的最大应力，可以使用瞬态分析，这样就能很快找到最大应力值，对于直齿轮，一般在单对齿啮合时的某个瞬间出现最大应力。

woodee

hyfjy 发表于 2023-4-15 13:46
分析的结果，感觉一直在假想的一个事实，当齿坯的体积接近时，直齿圆柱齿轮的承载能力会明显大于斜齿圆柱齿 ...

齿坯体积接近，齿数相等的斜齿轮法向模数，一定小于直齿轮的，故而此时直齿轮的承载能力大。

若取相同的法向模数和齿数，应该是斜齿轮的承载能力大于直齿轮。