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[ansys] ANSYSworkbench分析齿轮接触分析结果与Hertz公式计算值相差很大

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发表于 2015-4-7 20:07:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
我在workbench软件分析一对直齿圆柱齿轮的接触应力,主动轮:Z1=45,M=4,从动轮:Z2=20,B=25mm。扭矩T=165000N.mm,网格划分的比较细致了,结果最大接触应力值295Mpa。而根据赫兹公式,F=T/d1=T/0.5M*Z1,将F代入赫兹公式,求得最大接触应力值为536MPa。为什么解析解和数值解相差这么大,跟法向刚度因子有关么?我分别试过法向刚度因子0.3, 1,3,6,结果都不理想。请哪位大侠帮我指点指点,非常感谢。
: r. h- a2 K3 u% Y$ @
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发表于 2015-4-7 21:08:29 | 显示全部楼层
你接触椭圆的曲率半径用的多少?
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 楼主| 发表于 2015-4-8 09:33:00 | 显示全部楼层
zerowing 发表于 2015-4-7 21:08
! c2 R2 c# T4 u6 ^, ~+ j' ?. w) L你接触椭圆的曲率半径用的多少?
; Q# Y5 |; Q6 a( A) w
R1=13.22mm,R2=31.24mm' F9 v# `" n% C% U, p

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。。。怎么会这么小。你渐开线的基圆尺寸也没这么小吧。  发表于 2015-4-8 09:38
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发表于 2015-4-8 09:57:21 | 显示全部楼层
你的材料属性、接触单元设置好了吗?
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 楼主| 发表于 2015-4-8 10:36:41 | 显示全部楼层
1013007228 发表于 2015-4-8 09:33
3 M# T, F5 V3 w! DR1=13.22mm,R2=31.24mm
/ k* R* V4 s8 \% B8 s+ g
这两个值是两个齿轮接触点处的曲率半径! L, E1 T3 b; G$ D2 |
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 楼主| 发表于 2015-4-8 10:37:37 | 显示全部楼层
angelguymoon 发表于 2015-4-8 09:57
$ _8 ~, w& e- d) z) _& I" m你的材料属性、接触单元设置好了吗?
8 x9 y3 y( W% T6 b! H7 [- t
设置好了,弹性模量和泊松比都设置了8 b6 A8 v( t& Y8 d. {5 Z- O) s. R7 S
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发表于 2015-4-11 10:23:51 | 显示全部楼层
楼主概念错误,首先
Ft=2T1∕d1
& P: v% u2 @3 s* A' E& M这个公式不是什么赫兹应力公式,这是名义圆周力Ft计算公式,而圆周力Ft是法向压力Fn的分解力3 ]" J2 I9 c4 w+ @
法向压力:齿轮啮合传动时,若忽略轮齿间的摩擦,则轮齿间存在着沿着法线方向的作用力,称为法向压力,用Fn表示,又称名义载荷。
& Y! M2 j: s, U7 e; k: }& M. r作用在主动轮和从动轮上的力大小相等,方向相反。主动轮上的圆周力是阻力,其方向与它的回转方向相反;从动轮上的圆周力是驱动力,其方向与它的回转方向相同;两轮所受的径向力分别指向各自的轮心。齿面上的总法向力方向则为啮合点的法向方向,对于渐开线齿廓即为通过啮合点与基圆相切的啮合线方向。1 l$ S# q% p1 W$ O# I! Z
齿轮传动工作过程中,相啮合的轮齿受到法向力Fn的作用,主要产生两种应力:齿面接触应力和齿根弯曲应力。/ f2 L* x* _0 T1 R% u( b, z
说到这,各位就明白了,楼主的概念错误是把齿轮受的外力,与齿轮轮齿内部产生的内应力混为一谈。
! E! `2 C; z4 P1 {9 C' \; h 1.jpg
; g# J! m( E; r  Q& }) e0 x1 j1 h这是用solidworks simulation分析的,用了一般密度的网格划分的,274Mpa。只是从侧面验证,楼主的软件分析结果应该没什么错误,倒是楼主的计算出了差池。
: v4 Z1 O5 z3 s@zerowing  @2266998
# p" S% ~; I$ p7 t- d

点评

要是换成接触应力,就是243MPa,当然网格比较粗糙,材料按45分析的,因为楼主没给出材料。楼主的分析结果与计算结果相差近两倍,我还以为他哪个公式多乘个2  发表于 2015-4-11 15:03
齿轮计算,非常复杂,要懂原理,懂曲率怎么形成的,如何‘压扁’,如何变形,不懂这些,纯粹按计算机,没法解释这个事情,  发表于 2015-4-11 12:28
PS, 大侠,从你图上看貌似是复合应力值。你转换成接触强度看看。  发表于 2015-4-11 11:47
另外,即便考虑压力角影响,也没有100%的偏差量。最近没时间,忙过去了画椭圆求解一次看看再。个人认为是接触应力计算的选择模型有问题。  发表于 2015-4-11 11:24
他是用这个公式计算的单齿承载力,然后用那个力套的接触应力公式计算的。大概合适了下,如果按照两圆柱对滚计算接触强度,他的计算值没问题,但问题是貌似不该套这个公式。  发表于 2015-4-11 11:20
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 楼主| 发表于 2015-4-11 15:08:12 | 显示全部楼层
寂静天花板 发表于 2015-4-11 10:23
0 x, [; G$ D! ?- a8 V( w& M6 o" @楼主概念错误,首先Ft=2T1∕d1
" B* z! T/ R0 i1 P3 e) {这个公式不是什么赫兹应力公式,这是名义圆周力Ft计算公式,而圆周力Ft是法 ...

1 D5 ~$ {0 Z6 L. X2 v这位大哥,你没理解我的意思啊。你算出来的最大用力跟我用workbench计算出来的295MPa差不多,我知道 Ft=2T1∕d1 不是赫兹公式啊,这个公式我只是把主动轮的扭矩转换成齿间的法向压力Fn呀,然后我才把这个Fn代入赫兹公式计算的。我取的泊松比=0.277,弹性模量=2.11e11Pa,接触位置的综合曲率半径的倒数=0.10765mm。我通过赫兹公式算出来的最大接触应力=536MPa,两者差距很大,我才发帖请教的。
3 d+ L' N4 a$ Y. B9 ~7 |: Y- ]
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 楼主| 发表于 2015-4-11 15:09:07 | 显示全部楼层
寂静天花板 发表于 2015-4-11 10:23
/ V) x/ t- _4 C7 m9 C/ L3 W# v楼主概念错误,首先Ft=2T1∕d1 + l/ T( k' b$ P
这个公式不是什么赫兹应力公式,这是名义圆周力Ft计算公式,而圆周力Ft是法 ...

+ k( Q$ N; l- X( ?3 p还是谢谢你特意算了一下1 j+ w: |( X3 P$ I0 v, r- S& J8 ]
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 楼主| 发表于 2015-4-11 15:31:56 | 显示全部楼层
寂静天花板 发表于 2015-4-11 10:23 9 J( ^0 v* O9 q
楼主概念错误,首先Ft=2T1∕d1
8 R3 B  S5 p" b6 ~! G这个公式不是什么赫兹应力公式,这是名义圆周力Ft计算公式,而圆周力Ft是法 ...

5 \! ~6 Z  o" {# D% qzerowing 大侠说的没错,hertz公式的理论模型就是两圆柱体滚子接触的,我算的也是单齿的啮合。我看过国内的很多篇关于齿轮接触的论文,他们中大多数最后都把ansys分析的结果和hert公式理论值进行比较,他们都算出两者的偏差几乎都在5%以内的。我的结果居然差了这么多,但是hertz公式其实并没有考虑摩擦和变化接触刚度,他们算出这么接近的值我反而有点怀疑……  然后我就不解了,就发帖请教大侠们了
6 \/ s& ]6 M1 F* P0 \: ^0 @

点评

你看论文要明白因果,先要明白赫兹圆的产生机理。齿轮的齿面接触应力,要精确计算考虑的方面很多。赫兹只是一个方面。  发表于 2015-4-12 00:04
你用那个模型是肯定不对的。圆柱滚接触根齿轮接触的赫兹圆是不同的。这个你必须知道。圆柱滚是等曲率,齿轮是变曲率。因此,齿轮最后的赫兹圆是偏椭圆,更有效的让接触应力变小。  发表于 2015-4-12 00:03
他们应该是逆向的,就是不断的改前处理条件,以便后处理结果接近理论值。  发表于 2015-4-11 15:54
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