第 32 卷第 5 期 辽宁工业大学学报(自然科学版) Vol.32, No.5
2012 年 10 月
Journal of Liaoning University of Technology(Natural Science Edition) Oct. 2012
收稿日期：2012-08-15
作者简介：蔡振巍(1983-)，男，吉林永吉人，硕士生。
单 鹏(1957-)，男，辽宁丹东人，教授，硕士。
准双曲面齿轮建模及接触分析
蔡振巍, 单 鹏
（辽宁工业大学 汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001）
摘 要：利用已有的齿轮设计参数通过 matlab 计算齿面离散点，将其导入到 catia 中进行建模，保存适当文
件后应用 hypermesh 对其划分网格，最后导入到 ansys 中进行接触分析。
关键词：准双曲面齿轮; 建模; 接触分析
中图分类号：TP391.72 文献标识码：B 文章编号：1674-3261(2012)05-0309-04
Modeling and Contact Analysis of Hypoid Gear
CAI Zhen-wei，SHAN Peng
（Automobile & Transportation Engineering College, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China）
Key words: hypoid gear; modeling; contact analysis
Abstract:
The gear design parameters was used to have calculated the discrete points of the tooth
surface by MATLAB, the discrete points were led into CATIA to create the three-dimensional solid
model, then to keep appropriate files and mesh it with HYPERMESH. Finally the model was imported
into ANSYS to carry out analysis of the contact situation.
目前我国以汽车工业为主的各个行业保有的
螺旋锥齿轮加工设备中绝大部分为格里森齿制
[1]
。
重庆大学郑昌启教授领导的科题组率先在国内打
破了
“格里森”公司垄断的技术理论秘密
[2]
。郑昌启
教授所著《弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮
—啮合原
理、齿坯设计、加工调整和齿面分析计算原理》
[3]
和吴序堂教授所著的《齿轮啮合原理》
[4]
都是国内
齿轮生产研究非常有意义的书籍。
齿面接触分析( tooth contact analysis ,TCA)的
原理最早由格里森公司
[5]
于 1978 年正式发表, 可以
通过这个方法在计算机上显示齿面接触区的形状
和位置。由于
TCA 方法并没有考虑到受载情况,故
这种方法不能更合理地解决齿轮副的啮合品质问
题，在应用上有一定的局限性。
齿面加载接触分析(loaded tooth contact analysis,
L TCA)
由日本齿轮学者久保爱三
[6]
以渐开线圆柱齿
轮为研究对象首先发表。由于接触区的形状及位置
可以影响出齿轮的综合质量
,因此,齿轮加工者可
以凭借自己的经验定性地判断准双曲面齿轮的啮
合品质。目前
, 国内外大多采用这种方法，并不断
的加以完善。本文采用此种方法对齿轮进行加载分
析。
1 齿面离散点的计算
目前应用计算机虚拟技术建立齿轮三维实体
模型主要有两种方法，第一种方法是在三维设计软
件中建立刀盘和齿坯，并使刀盘和齿坯依据实际加
工过程相对运动，在相互运动中进行布尔运算，从
而实现刀盘对齿坯的切割，形成齿轮模型，此种方
法视觉上直观，操作也更方便，缺点是由于多次进
行布尔运算导致齿面结构复杂不利于后期有限元
计算的分网处理。第二种方法是建立刀盘的数学模
型应用坐标变换和齿轮啮合原理计算出齿面上的
离散点，将其导入三维建模软件即可实现齿轮齿面
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