一、选题的依据及意义

齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式，其失效形式多种多样，常见的有轮齿折断和齿面损伤。随着齿轮传动向重载、高速、低噪声、高可靠性等方向的发展，现代齿轮设计对齿轮传动系统的静、动态特性提出了更高的要求。齿轮失效形式多种多样，常见的有轮齿折断和齿面损伤，因此建立可靠的强度计算是齿轮设计的主要内容之一，是提高齿轮承载能力、延长齿轮使用寿命的理论基础。因此，建立精确的分析模型，准确地掌握轮齿应力与变形的分布特点和变化规律具有重要的意义，齿轮应力和变形的精细分析是轮齿承载能力的重要技术保障之一，同时也是轮齿修形优化、回转误差分析、齿根裂纹扩张以及系统减振降噪等研究的基础。齿轮强度计算和测量方法有很多，发展的时间也很长，但是随着计算机技术的迅速发展，有限元法在齿轮设计和应力分析中己显示出极大的优越性，利用有限元分析软件，可以求得齿轮模型表面和内部各节点的应力，同时可以用来验证传统强度计算公式中，各种系数对齿轮强度的影响;疲劳断裂是轮齿的主要失效形式，据统计，疲劳断齿故障约占齿轮失效的32.8%[1]基于有限元分析的结果，借助计算机疲劳分析软件，正成为研究齿轮损伤机理和疲劳破坏，预测齿轮的疲劳寿命的新方法[2]。

二、国内外相关研究简介（述）

早期的一些研究者作了很多工作，以建立静载荷作用下所测出的圆角拉应力与轮齿几何外形之间的关系。

早在1893年，路易斯(wilfred lewis)就应用基本悬臂梁理论，用内切抛物线的方法，对轮齿的齿根应力作了分析。但Wifred lewis基于等强度理论假设的公式不能有效地处理轮齿齿根处截面的突变，并忽略了轮齿径向载荷对应力的影响。光弹技术的应用给了研究者真正考虑齿根过度圆角影响的机会，通过对轮齿应力进行光弹实验，很多学者指出了悬臂梁假设的不合理性。但现在，引入各类齿轮标准的强度公式，依然还是wid lewis公式，只是引进了修正系数 l J。机械工程实践已经证明，常规齿轮强度计算方法与目前的技术要求存在一定的差距，需进一步加以深入研究。随着CAD／CAE技术的飞速发展，人们越来越青睐于使用有着牢固数学根基且经济灵活的有限元方法，对轮齿进行应力分析。近年来，相关报导已经显示，国内外一些专家学者在该领域内做了一些卓有成效的工作。但迄今为止，有关直齿圆锥齿轮齿根弯曲应力的有限元分析仍未见报导。本文通过三维实体造型软件Pro／ENGINEER WildFire2．0和有限元分析软件ANSYS 9．0这两个CAD／CAE工具的强强结合，充分发挥各自的优势，建立直齿圆锥齿轮的三维实体模型并形成相应的有限元模型，加载求解，进行齿根弯曲应力场分析，得出了齿根弯曲应力等值分布图；为直齿圆锥齿轮的精确设计提供了可靠的理论依据和可行的方法。从而达到提高设计质量、增加齿轮的可靠度之目

的。

三、本课题研究内容

    本课题以proe软件作为建模平台，学习渐开线斜齿圆柱齿轮的参数化的建模方法，并以ansys软件作为有限元分析平台，对齿轮进行齿根弯曲强度分析，模拟齿轮受载情况。

四、本课题研究方法

1、 使用设计分析软件ANSYS及三维设计软件proe

2、掌握机械设计及材料力学等相关知识

五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度

本文介绍斜齿轮在ProE中的的建模，确定齿轮在啮合中最恶加载线的位置，并通过ANSYS软件分析齿轮的齿根弯曲应力，对齿轮传动的设计具有指导意义。

六、参考文献

[1] 王小宝，齿轮失效的原因和对策[J]，矿冶工程，1998，7(2)，63-67，

[2] 发动机齿轮强度的有限元分析。太原理工大学 李光辉。

[3] 王湘江.CAD在齿轮设计中的应用「J」.机械工程师，2001(5):23-24.

[4] 王二武，景仁坤，余旭阳.基于Pro/ENGINEER的齿轮白动化造型 [J].机械传  

    动，2004，28(5):35-37.

[5] 肖石林，鲍务均.渐开线齿轮在CATIA中的三维参数化建模与应用「J].起重

    运输机械，2004(10)19-21.

[6] 阎树田，梁继武，沙成梅等.精确模型下斜齿轮接触应力的有限元分析[J].兰

    州理工大学学报，2006，32(3):48-49.

[7] 朱景梓，张展，秦立高.渐开线外啮合圆柱齿轮传动[M].北京:国防工业出版

    社，1990.

[8] 韩志仁，陶华.机械设计中有限元分析的几个关键问题[J].机械设计与制造，

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[9] ANSYS Release9.0 Doeumentation [M].

[10] 叶先磊，史亚杰.ANSYS工程分析软件应用实例[M].北京:清华大学出版社，

     2003.

[11] 杨生华，王统.齿轮轮齿变形中的接触有限元仿真分析[J].煤矿机械， 

     1999(8):9-11.