齒輪彎曲的案例
雙面受載齒輪彎曲疲勞設計方法研究
摘要：對現行的齒輪彎曲疲勞設計方法進行了研究，發現現行的方法如果采用按GBIT3480～1983齒輪彎曲疲勞實
驗方法，得出的數據進行齒輪的彎曲疲勞設計，只適用于齒輪單面受栽的情況。為了解決這一問題，從疲勞損傷的基本
理論出發，結合GB／T3480—1983齒輪彎曲疲勞實驗方法，推導出了求解齒輪雙面受栽彎曲疲勞應力的修正方法和相應
的計算公式，對原有的方法進行了補充。
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ANSYS下齒輪彎曲強度可靠性分析
本文基于ANSYS的二次開發語言APDL和UIDL，開發了漸開線直齒圓柱齒輪的參數化建模模塊，并對齒輪做了彎曲強度可靠性分析
ANSYS下齒輪彎曲強度可靠性分析.pdf
高強度汽車齒輪表面強化技術的研究現狀和發展趨勢（一）
日本、德國在汽車高強度齒輪低碳合金鋼材料領域進行了長期的研究開發，表2為常用汽車齒輪材料的成分組成， 目前國內外汽車齒輪用鋼主要為20CrMnTi(國內)、20MnCrS(德系)、20CrMoH(日系)，表中鋼種A、B、C為高疲勞用鋼。
表 2 國內外汽車常用合金鋼齒輪材料的成分組成
1.2 齒輪失效形式及機理
汽車齒輪處于連續負荷工作的狀態，齒輪的嚙合面之間既有滾動，又有滑動，同時齒根部還受脈沖與交變彎曲應力作用。齒輪通常有4種不同破壞形式：① 輪齒折斷；② 宏觀點蝕與微觀點蝕；③ 磨損；④ 齒面膠合[8]。圖1所示為齒輪的損傷位置模型。
圖 1 齒輪損傷失效位置模型
上述齒輪的失效多數源自于齒面或齒根的表面，由此看出齒輪的表面非常重要，齒輪表面完整性是指無損傷或強化后的表面狀態及由其決定的性能，齒輪表面完整性包括表面殘余應力、顯微硬度、表面粗糙度、微觀結構等，對于齒輪表面涂層改性還需考慮厚度和結合強度等因素。無論表面化學熱處理，還是噴丸形變強化處理，均對齒輪的表面完整性的表面粗糙度、形態特征、組織結構、硬度、殘余應力等產生影響，而齒輪的表面完整性與其彎曲疲勞抗力及接觸疲勞抗力之間有密切的關系。
1.2.1 齒輪彎曲疲勞破損機理及材料研究
齒輪強度主要是齒輪的彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度。圖2為齒輪的彎曲折斷破損，主要原因是齒輪根部受到反復的集中應力作用下產生裂紋并逐步擴大致失效，彎曲疲勞裂紋從齒輪表層部的晶界氧化層產生，沿著表層下方的奧氏體晶界擴展至硬化層深處，進而引起結晶粒界破壞。
圖 2 齒輪彎曲折斷破損實例
材料表層部的晶界氧化層主要由Si、Mn、Cr等可提高淬火性能的合金元素組成，其晶界邊緣易產生局部不完全淬火領域，形成由屈氏體和貝氏體構成的不完全滲碳異常層。
展開 ansys應用
論文
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（2）齒輪的彎曲應力和接觸應力分析：齒輪是汽車發動機和傳動系中普遍采用的傳動零件。通過對齒輪齒根彎曲應力和齒面接觸應力的分析，優化齒輪結構參數，提高齒輪的承載載力和使用壽命。
（3）發動機零件的應力分析：以發動機的缸蓋為例，其工作工程中不僅受到氣缸內高壓氣體的作用，還會產生復雜的熱應力。缸蓋開裂事件時有發生。如果僅采用在開裂處局部加強的辦法加以改進，無法從根本上解決問題。有限元法提供了解決這一問題的根本途徑。
【變速器設計程序】汽車手動變速器設計流程詳解
三、變速器的設計與計算
首先是齒輪的設計：
1、確定檔數
2、傳動比范圍的初選
3、變速器各檔傳動比的確定
4、中心距的選擇，這個非常重要是變速器設計計算以及繪圖的核心！
5、變速器的外形尺寸
6、齒輪參數的計算，參考汽車設計即可，推薦劉惟信老師的汽車設計。我們自己也設計了計算表格。
7、各檔齒輪齒數的分配和齒輪參數及傳動比的計算
8、變速器齒輪的變位，這里是個難點我們計算一般用計算表格。文末有獲取方法。
然后是變速器齒輪的校核：
1、齒輪材料的選擇原則
2、變速器齒輪彎曲強度校核
3、輪齒接觸應力校核
4、倒檔齒輪的校核
軸的和軸承的設計：
1、初選軸的直徑，這里要清楚主要是初選，因為直徑受到中心距和齒輪的齒根圓限制，要注意是否合理，是否干涉。
2、軸的剛度計算
3、軸的強度計算
4、輸入軸軸承的選擇與壽命計算
5、輸出軸軸承的選擇與壽命計算，同樣以上的計算參考汽車設計即可。
四、同步器的設計，這里設計內容較少，核心就是同步器類型的選擇，一般來說轎車和輕型車用鎖環式同步器、中重型商用車用鎖銷式同步器。
1、同步器的功用及分類
2、慣性式同步器
3、鎖環式同步器主要尺寸的確定
4、主要參數的確定
五、總結、致謝、參考文獻。這些就比較簡單了，要注意總結別跑題，致謝復制別人可以但別謝錯人，參考文獻可以是學過的書。
第二部分設計圖紙詳解
1、齒輪
2、軸
3、裝配圖
展開 基于RecurDyn的多工況下的尼龍蝸輪疲勞性能研究
［2］ 劉本學，郭沛東，徐科飛，等.基于ANSYS_Workbench 的齒輪彎曲疲勞壽命分析［J］.機械設計與制造，2018（2）：139-141.LIU Benxue，GUO Peidong，XU Kefei，et al.Bending fatigue life analysis of gear based on ANSYS_Workbench［J］.Mechanical De?sign and Manufacturing，2018（2）：139-141.
［3］ 封楠，張敬彩，李金峰，等.漸開線斜齒輪單齒彎曲疲勞加載試驗方法研究［J］.機械傳動，2019，43（7）：156-160.FENG Nan，ZHANG Jingcai，LI Jinfeng，et al.Experimental method for bending fatigue loading of single tooth of involute helical gear［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（7）：156-160.
［4］ 葉泉.基于有限元的齒輪齒條疲勞校核［J］.現代冶金，2018，46（2）：11-13.YE Quan. Pinion and rack fatigue checking based on finite element［J］.Modern Metallurgy，2018，46（2）：11-13.
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展開 一款平行軸式電驅橋的開發
減速器各級速比u、軸間距a分配、齒輪參數設計流程，如圖3。
圖3 設計開發流程
公式中：a為軸間距；d1為小齒輪分度圓直徑；mn為法向模數；u為速比；k為載荷系數；T為轉矩；φa、φd、φm 為齒寬系數；Z1為小齒輪齒數；Z2為大齒輪齒數；YFS為復合齒形系數；σFP為齒輪許用彎曲應力；σHP為齒輪許用接觸應力；α為壓力角；β為螺旋角；σH齒輪接觸應力；σF為齒輪彎曲應力；ZE為彈性系數；ZH為節點區域系數；Zε重合度系數；YFa為齒形系數；YSa為載荷作用于齒頂時的應力修正系數；Yε為彎曲強度計算時的重合度系數。
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減速器各級速比u、軸間距a分配、齒輪參數設計流程，如圖3。
圖3 設計開發流程
公式中：a為軸間距；d1為小齒輪分度圓直徑；mn為法向模數；u為速比；k為載荷系數；T為轉矩；φa、φd、φm 為齒寬系數；Z1為小齒輪齒數；Z2為大齒輪齒數；YFS為復合齒形系數；σFP為齒輪許用彎曲應力；σHP為齒輪許用接觸應力；α為壓力角；β為螺旋角；σH齒輪接觸應力；σF為齒輪彎曲應力；ZE為彈性系數；ZH為節點區域系數；Zε重合度系數；YFa為齒形系數；YSa為載荷作用于齒頂時的應力修正系數；Yε為彎曲強度計算時的重合度系數。
展開 CAE技術在汽車領域應用經典案例盤點分析
2.齒輪的彎曲應力和接觸應力分析
通過對齒輪齒根彎曲應力和齒面接觸應力的分析，優化齒輪結構參數，提高齒輪的承載載力和使用壽命。
3.發動機零件的應力分析
發動機零件在工作過程中受到氣缸內氣體的高壓力和熱應力，通過有限元分析找出應力集中的危險部位加以改進則可以預防事故發生。
NVH分析
噪音(Noise)、振動(Vibration)、平穩(Harshness) 三項標準，通俗稱為乘坐 “舒適感”。
隨著收入水平的提高，消費者越來越看重汽車產品的舒適性即NVH性能，因此汽車開發中也必不可少的要進行NVH分析，主要包括動力系統NVH、車身NVH、 底盤NVH三大部分。而汽車NVH分析則涉及到汽車在各級頻率的模態分析，不同路面工況激勵下的汽車振型，還有風噪、發動機噪聲、輪胎噪聲等聲學研究，這 些都離不開CAE仿真分析。
機構運動分析
機構運動分析就是根據原動件的已知運動規律，求該機構其他構件上某些點的位移、軌跡、速度和加速度，以及這些構件的角位移、角速度和角加速度。
通過對機構進行速度分析，了解從動件的速度變化規律能否滿足工作要求，了解機構的受力情況。
通過對機構進行加速度分析，確定各構件及構件上某些點的加速度，了解機構加速度的變化規律。
機構運動分析的方法很多，主要有圖解法和解析法。
車輛碰撞模擬分析
汽車安全性分為主動安全性和被動安全性。
主動安全性是指汽車能夠識別潛在的危險自動減速，或當突發的因素出 現時，能夠在駕駛員的操縱下避免發生交通事故的性能。
被動安全性是指汽車發生不可避免的交通事故后，能夠對車內乘員或行人進行保護，以免發生傷害或使傷害 降低到最小程度。
展開 
CAE在汽車產品開發中的應用與實施
（2）齒輪的彎曲應力和接觸應力分析
齒輪是汽車發動機和傳動系中普遍采用的傳動零件。通過對齒輪齒根彎曲應力和齒面接觸應力的分析，優化齒輪結構參數，提高齒輪的承載載力和使用壽命。
（3）發動機零件的應力分析
以發動機的缸蓋為例，其工作工程中不僅受到氣缸內高壓氣體的作用，還會產生復雜的熱應力。缸蓋開裂事件時有發生。如果僅采用在開裂處局部加強的辦法加以改進，無法從根本上解決問題。有限元法提供了解決這一問題的根本途徑。
2．汽車被動安全性方面的應用
安全、環保和節能是汽車面臨的三大熱點問題。如何提高車身的抗碰撞能力是汽車被動安全性中需要解決的問題之一。利用有限元法進行汽車碰撞過程的模擬計算，涉及到大變形等非線性問題，不同于一般的有限元分析。由于模擬計算可以節省昂貴的實車碰撞試驗經費，且在設計階段模擬分析是唯一的分析手段，國內、外汽車公司普遍采用這一方法。ANSYS軟件中的LS-DYNA模塊常被用來進行汽車碰撞過程的模擬分析。
3．汽車動力學仿真分析
采用多體（剛體和柔體）動力學分析方法進行汽車動力學仿真，可在研究階段預測整車的動力學性能，對這些性能進行優化，以達到提高產品性能、縮短開發時間、減少開發費用的目的。
以整車的操縱穩定性為例，由于影響因素涉及到輪胎、懸架、轉向等多個方面，簡單的計算難以得到合理的結論，哪怕是定性的結論往往也不可靠。為此，已開發出多種機械動力學仿真軟件。值得一提的是美國MDI公司的ADAMS軟件，被廣泛用來進行汽車操縱穩定性、汽車行駛平順性的動態仿真。ADAMS中的 TIRE模塊提供若干種輪胎模型供分析時選用，以準確地建立輪胎的動力學模型。ADAMS中的CAR模塊是專為汽車動力學仿真而設計的，使用十分方便。國內已有多家汽車公司利用該軟件進行了貨車、轎車、汽車列車和大客車的動力學仿真分析，并取得了較好的效果。
展開 汽車CAE精華技術+經典案例！
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齒輪的彎曲應力和接觸應力分析
通過對齒輪齒根彎曲應力和齒面接觸應力的分析，優化齒輪結構參數，提高齒輪的承載載力和使用壽命。
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發動機零件的應力分析
發動機零件在工作過程中受到氣缸內氣體的高壓力和熱應力，通過有限元分析找出應力集中的危險部位加以改進則可以預防事故發生。
NVH分析
噪音(Noise)、振動(Vibration)、平穩(Harshness) 三項標準，通俗稱為乘坐 “舒適感”。
你不知道的CAE小常識（十九）
（2）齒輪的彎曲應力和接觸應力分析：齒輪是汽車發動機和傳動系中普遍采用的傳動零件。通過對齒輪齒根彎曲應力和齒面接觸應力的分析，優化齒輪結構參數，提高齒輪的承載載力和使用壽命。
（3）發動機零件的應力分析：以發動機的缸蓋為例，其工作工程中不僅受到氣缸內高壓氣體的作用，還會產生復雜的熱應力。缸蓋開裂事件時有發生。如果僅采用在開裂處局部加強的辦法加以改進，無法從根本上解決問題。有限元法提供了解決這一問題的根本途徑。
二、NVH分析
近年來，隨著人們環保意識的增強，對汽車提出了更高要求。為此，國際汽車界制定NVH標準，即噪音(Noise)、振動(Vibration)、平穩(Harshness)三項標準，通俗稱為乘坐轎車的“舒適感”。
對NVH標準的一項試驗表明，用顧客較喜歡的轎車作試驗，在用水泥鋪得較平坦的公路上，轎車以時速40公里的速度行駛，如將歐洲產轎車的NVH以100%作標準，日本轎車則為75%，韓國轎車為50%。歐洲轎車懸架技術較高，所以乘坐舒適，日本轎車設計時將人體工程學考慮在內，對提高乘坐舒適感有很大幫助。
三、機構運動分析
機構運動分析就是根據原動件的已知運動規律，求該機構其他構件上某些點的位移、軌跡、速度和加速度，以及這些構件的角位移、角速度和角加速度。通過對機構進行位移或軌跡的分析，可以確定某機構件在運動時所需得空間，判斷當機構運動時各構件之間是否會互相干涉，確定機構中從動件的行程，考察構件上某一點能否實現預定的位置或軌跡要求。通過對機構進行速度分析，可以了解從動件的速度變化規律能否滿足工作要求，了解機構的受力情況。通過對機構進行加速度分析，可以確定各構件及構件上某些點的加速度，了解機構加速度的變化規律。機構運動分析的方法很多，主要有圖解法和解析法。
展開 整體齒輪增速式離心壓縮機振動耦合動力特性研究
摘要
以一臺在役的六級整體齒輪增速式離心壓縮機為研究對象，基于轉子動力學和齒輪動力學理論，建立了全自由度齒輪－軸承－轉子耦合系統有限元模型。計算了考慮齒輪嚙合接觸的轉子系統固有頻率、模態振型和不平衡響應，得出了這種復雜軸系的模態特征與振動傳遞特性。在此基礎上，研究了不同支撐型式下轉子振動響應特性，并探討了齒輪螺旋角對轉子振動的影響。研究結果表明，耦合軸系的固有頻率和不平衡響應峰值都有所增大; 轉子系統在可傾瓦軸承支撐下，無論過臨界還是工作轉速振動幅值均較低; 當齒輪螺旋角為 15°時，轉子振動幅值最小。
0．引言
整體齒輪增速式離心壓縮機與傳統的單軸式壓縮機相比具有效率高、制造成本低、結構緊湊等優點，在現代工業中應用廣泛。該壓縮機由于齒輪嚙合的作用，轉子振動存在強耦合關系，具有不同于單軸轉子的一些復雜動力學特性，因此，設計者需要考慮由于齒輪嚙合效應產生的耦合模態與振動特征。
本文以一臺 3 軸( 6 級) 整體齒輪增速式離心壓縮機組為研究對象，采用有限元法并基于轉子動力學和齒嚙合基本原理，建立了齒輪軸系的軸向－彎曲－扭轉耦合系統的三維有限元模型。通過研究軸承和齒輪參數對轉子振動的影響規律，尋找影響齒輪轉子振動特性的主要因素，以期為齒輪轉子的優化設計提供參考。
展開 