| NEWS |
| 有限元分析 |
齒輪傳動的有限元分析，必須要建立精確的實體模型，對模型進行合理的有限元參數設置，才能保證計算的準確性。 目前常用的建模方法是根據齒輪嚙合原理和借助三維軟件設計齒輪副創建模型，有限元分析時要對參數設置進行多次調整，不僅需要良好的專業基礎和熟練的軟件技能，而且費力費時。
GearTeq軟件是一種先進的漸開線齒輪可視化設計和驅動模型的創建工具，能夠創建多種類型的齒輪和齒輪副，創建的齒輪模型具有很高的齒廓形狀和嚙合位置精度，通過改變設計參數能夠快速生成不同參數的齒輪或裝配體。GearTeq、Solidworks和Simulation軟件聯合應用，可以實現建模和有限元分析工作的一體化和無縫鏈接，提高設計效率，保證建模和分析工作的精確性，特別適用于系列化模型的分析工作。本文以外齒輪和外齒輪副為例，將有限元與齒輪國標計算數據進行比較， 結果表明，齒輪副模型的齒根拉伸應力明顯小于國標計算數據。
在GearTeq的Insert New Component菜單中選擇New Spur or Helical Gear選項，打開對話框，單擊Accept按鈕即可創建1個直齒外齒輪。重復相同步驟，創建另一個直齒外齒輪。程序自動將2個齒輪設置為嚙合狀態，形成齒輪副。然后根據需要修改齒輪參數，例如齒數、模數、齒寬、螺旋角等，軟件生成與相關參數匹配的齒輪實體驅動模型。
GearTeq創建的是實體驅動模型，必須通過驅動Solidworks才能夠創建實體模型。打開Solidworks軟件，然后從GearTeq的CAD菜單中選擇CreateCAD Models and Assembly，打開對話框，如果創建單個齒輪，選中Create active model only單選鈕；如果創建齒輪副，選中Create component models and assembly單選鈕。最后單擊Create in Soliworks按鈕，即可在Solidworks中創建出齒輪或齒輪副的實體模型。
在Solidworks軟件中打開Simulation軟件，創建一個靜應力分析有限元分析算例，完成以下設置工作：
（1）材料設置
設置齒輪的材料，例如為合金鋼。
（2）載荷設置
進入草圖模式，選擇齒輪的側面為繪圖平面，通過輪齒的齒頂繪制漸開線的法線和齒頂圓壓力角，然后將法向力沿法線方向施加在齒頂上，如圖1所示。
（3）約束設置
將齒輪內孔設置為固定約束。
（4）網格設置
為減少計算量和時間，齒體和不受力的輪齒采用稀疏網格，受力輪齒及相鄰輪齒采用精細網格，如圖2所示。方法是：首先使用網格控制的單元大小選項設置精細網格的尺寸，然后再采用生成網格選項生成網格。計算表明，隨著單元大小尺寸的減小，齒根拉伸應力具有收斂性，單元大小為0.1 mm和0.05 mm時，計算數據已經相等。
GearTeq軟件通過驅動Solidworks軟件創建的齒輪副通常不在需要的嚙合位置，為調整嚙合位置，首先要利用裝配體的配合功能完成相關設置，保證齒輪不發生隨意偏移和錯位，方法如下：
（1）利用重合選項保證2個齒輪的側面位于同一平面上；
（2）利用距離選項保證2個齒輪的中心距不變；
（3）利用機械配合的齒輪選項，從齒輪副模型中選擇2個齒輪的節圓直徑，保證齒輪的嚙合關系；
（4）利用同軸心選項保證外齒輪的內孔與其軸心同軸心。進入草圖模式，選擇齒輪的側面為繪圖平面，在2個齒輪的軸心處分別繪制點。退出草圖模式，以各自的點為軸心分別完成2個齒輪的設置工作。如果與軟件的缺省設置發生沖突，刪除齒輪與前視圖重合選項；
（5）進入草圖模式，繪制出齒輪副的嚙合線，如圖3所示。然后就可以轉動齒輪到需要的嚙合位置，例如齒頂嚙合位置。
