发明名称 一种获得齿轮振动固有频率的方法
摘要 一种获得齿轮振动固有频率的方法,将无轮齿轴截面简化为依次连接的点构成的平面,通过无轮齿轴截面旋转生成不带轮齿的齿轮并生成有限元模型,再将轮齿简化为有限元点单元并耦合到不带轮齿的齿轮上,最后通过有限元计算程序计算齿轮的振动固有频率。该方法能够在不对齿轮进行三维几何建模的前提下实现齿轮振动固有频率的计算。在使用同样的有限元计算程序条件下,应用本发明计算齿轮振动固有频率需要的数据和消耗的时间应少于现有方法,且本发明可以应用于轮齿几何形状复杂的螺旋锥齿轮。
申请公布号 CN101976292A 申请公布日期 2011.02.16
申请号 CN201010530237.2 申请日期 2010.11.03
申请人 北京航空航天大学 发明人 王延忠;周元子;唐文
分类号 G06F17/50(2006.01)I 主分类号 G06F17/50(2006.01)I
代理机构 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人 成金玉
主权项 一种获得齿轮振动固有频率的方法,其特征在于实现步骤如下:(1)用依次连接的点构成的平面表示齿轮的无轮齿轴截面;所述无轮齿轴截面指将齿轮轴截面中表示轮齿顶锥、轮齿小端、轮齿大端的线删除后剩余的轴截面;(2)采集计算需要的数据,包括:表示齿轮的无轮齿轴截面的点的XY坐标、材料属性、轮齿质量、齿数、轴承所在的面、轴承类型和要求计算阶数;所述材料属性包括:弹性模量,泊松比和密度;所述轮齿质量的计算方法是:轮齿质量=轮齿宽度×轮齿高度×轮齿厚度×密度;所述轴承类型包括:球轴承和柱轴承;(3)建立齿轮的有限元模型,具体实现为:(3.1)建立无轮齿轴截面;(3.2)对无轮齿轴截面生成二维有限元单元;(3.3)将无轮齿轴截面绕齿轮轴线旋转360度,生成不带轮齿的齿轮;(3.4)对不带轮齿的齿轮生成三维有限元单元;(3.5)生成表示轮齿的有限元点单元,有限元点单元的质量等于轮齿质量,有限元点单元的个数等于齿数,所有有限元点单元均匀分布在不带轮齿的齿轮外部;(3.6)将所有表示轮齿的有限元点单元耦合到不带轮齿的齿轮上;所述耦合指定义每个表示轮齿的有限元点单元和与其距离最近的不带轮齿的齿轮的三维有限元单元之间的相对位移为0;(3.7)对轴承所在的面施加约束,施加约束的方法是:如果轴承是球轴承,定义轴承所在的面在齿轮径向和轴向上的位移为0;如果轴承是柱轴承,定义轴承所在的面在齿轮径向上的位移为0;(3.8)对齿轮的有限元模型定义材料属性,完成齿轮的有限元模型;(4)对齿轮的有限元模型运行有限元计算程序,计算过程中以是否达到要求计算阶数为结束计算的判据;所述有限元计算程序指通用有限元软件中用于计算有限元模型的振动固有频率的程序;(5)从有限元计算结果中获得要求计算阶数的齿轮振动固有频率。
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