齿条与齿轮传动瞬态分析

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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