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標(biāo)題: ANSYSworkbench分析齒輪接觸分析結(jié)果與Hertz公式計算值相差很大 [打印本頁]

作者: 1013007228 時間: 2015-4-7 20:07
標(biāo)題: ANSYSworkbench分析齒輪接觸分析結(jié)果與Hertz公式計算值相差很大
我在workbench軟件分析一對直齒圓柱齒輪的接觸應(yīng)力，主動輪：Z1=45，M=4，從動輪：Z2=20，B=25mm。扭矩T=165000N.mm，網(wǎng)格劃分的比較細(xì)致了，結(jié)果最大接觸應(yīng)力值295Mpa。而根據(jù)赫茲公式，F(xiàn)=T/d1=T/0.5M*Z1,將F代入赫茲公式，求得最大接觸應(yīng)力值為536MPa。為什么解析解和數(shù)值解相差這么大，跟法向剛度因子有關(guān)么？我分別試過法向剛度因子0.3, 1，3，6，結(jié)果都不理想。請哪位大俠幫我指點指點，非常感謝。

作者: zerowing 時間: 2015-4-7 21:08
你接觸橢圓的曲率半徑用的多少？

作者: 1013007228 時間: 2015-4-8 09:33

zerowing 發(fā)表于 2015-4-7 21:08 4 @1 |- j% x& ^+ }# X
你接觸橢圓的曲率半徑用的多少？

R1=13.22mm,R2=31.24mm

作者: angelguymoon 時間: 2015-4-8 09:57
你的材料屬性、接觸單元設(shè)置好了嗎？

作者: 1013007228 時間: 2015-4-8 10:36

1013007228 發(fā)表于 2015-4-8 09:33 # v9 e9 E& y# m! E1 K; K: M
R1=13.22mm,R2=31.24mm

這兩個值是兩個齒輪接觸點處的曲率半徑

作者: 1013007228 時間: 2015-4-8 10:37

angelguymoon 發(fā)表于 2015-4-8 09:57
$ T3 _$ f* P4 F8 ^+ z# E; w; `7 N你的材料屬性、接觸單元設(shè)置好了嗎？

設(shè)置好了，彈性模量和泊松比都設(shè)置了

作者: 寂靜天花板 時間: 2015-4-11 10:23
樓主概念錯誤，首先

Ft=2T1∕d1
這個公式不是什么赫茲應(yīng)力公式，這是名義圓周力Ft計算公式，而圓周力Ft是法向壓力Fn的分解力
法向壓力：齒輪嚙合傳動時，若忽略輪齒間的摩擦，則輪齒間存在著沿著法線方向的作用力，稱為法向壓力，用Fn表示，又稱名義載荷。
作用在主動輪和從動輪上的力大小相等，方向相反。主動輪上的圓周力是阻力，其方向與它的回轉(zhuǎn)方向相反；從動輪上的圓周力是驅(qū)動力，其方向與它的回轉(zhuǎn)方向相同；兩輪所受的徑向力分別指向各自的輪心。齒面上的總法向力方向則為嚙合點的法向方向，對于漸開線齒廓即為通過嚙合點與基圓相切的嚙合線方向。

齒輪傳動工作過程中，相嚙合的輪齒受到法向力Fn的作用，主要產(chǎn)生兩種應(yīng)力：齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力。
說到這，各位就明白了，樓主的概念錯誤是把齒輪受的外力，與齒輪輪齒內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力混為一談。
(, 下載次數(shù): 332)
這是用solidworks simulation分析的，用了一般密度的網(wǎng)格劃分的，274Mpa。只是從側(cè)面驗證，樓主的軟件分析結(jié)果應(yīng)該沒什么錯誤，倒是樓主的計算出了差池。
@zerowing @2266998

作者: 1013007228 時間: 2015-4-11 15:08

寂靜天花板發(fā)表于 2015-4-11 10:23
; c" e% k3 F3 Y. I- V" R+ |4 l+ h樓主概念錯誤，首先Ft=2T1∕d1
0 J3 o) _" u1 o% H! A/ m這個公式不是什么赫茲應(yīng)力公式，這是名義圓周力Ft計算公式，而圓周力Ft是法 ...

這位大哥，你沒理解我的意思啊。你算出來的最大用力跟我用workbench計算出來的295MPa差不多，我知道 Ft=2T1∕d1 不是赫茲公式啊，這個公式我只是把主動輪的扭矩轉(zhuǎn)換成齒間的法向壓力Fn呀，然后我才把這個Fn代入赫茲公式計算的。我取的泊松比=0.277，彈性模量=2.11e11Pa，接觸位置的綜合曲率半徑的倒數(shù)=0.10765mm。我通過赫茲公式算出來的最大接觸應(yīng)力=536MPa，兩者差距很大，我才發(fā)帖請教的。

作者: 1013007228 時間: 2015-4-11 15:09

寂靜天花板發(fā)表于 2015-4-11 10:23
) u. E: X7 b; N1 A# z- Y1 A樓主概念錯誤，首先Ft=2T1∕d1
$ J y) T6 ~& ?& F( `9 i這個公式不是什么赫茲應(yīng)力公式，這是名義圓周力Ft計算公式，而圓周力Ft是法 ...

還是謝謝你特意算了一下

作者: 1013007228 時間: 2015-4-11 15:31

寂靜天花板發(fā)表于 2015-4-11 10:23
9 E$ V4 r. |0 W3 V樓主概念錯誤，首先Ft=2T1∕d1 1 n! f3 }4 d! _2 g
這個公式不是什么赫茲應(yīng)力公式，這是名義圓周力Ft計算公式，而圓周力Ft是法 ...

zerowing 大俠說的沒錯，hertz公式的理論模型就是兩圓柱體滾子接觸的，我算的也是單齒的嚙合。我看過國內(nèi)的很多篇關(guān)于齒輪接觸的論文，他們中大多數(shù)最后都把a(bǔ)nsys分析的結(jié)果和hert公式理論值進(jìn)行比較，他們都算出兩者的偏差幾乎都在5%以內(nèi)的。我的結(jié)果居然差了這么多，但是hertz公式其實并沒有考慮摩擦和變化接觸剛度，他們算出這么接近的值我反而有點懷疑…… 然后我就不解了，就發(fā)帖請教大俠們了

作者: zerowing 時間: 2015-4-12 00:22
大俠，這么說吧。你就是簡單校核一下的話，近似用滾子接觸公式算也能說得過去。非要跟有限元做對比，就是小學(xué)生玩微積分了。

玩赫茲，你必須知道赫茲產(chǎn)生的原理是什么。彈性變形的傳遞一致。簡單得說，兩個平面接觸，施加一個正壓力。簡單物理學(xué)上認(rèn)為是均壓，接觸面上各處應(yīng)力值一樣，均勻變形。但實際上不是。原因就是彈性變形使得應(yīng)力變形存在先后順序，形成最后的分布不均。如果你能理解螺紋的單圈受力不均問題，就可以發(fā)散到這個上面理解。在這個接觸上，才有了數(shù)學(xué)上的一個理論解釋，即赫茲接觸應(yīng)力。

你要精確計算這個，就是8爺說的。你要知道曲率的來由和形成規(guī)律，要知道赫茲圓的形成規(guī)律，要知道這種短旋臂梁的受力變形規(guī)律。結(jié)合起來，才能談什么精確計算。你必須知道，有限元本身也是一種精確計算法。應(yīng)用的基本原理是沒有差異的。區(qū)別只在于如何從基本到最后的結(jié)果。

另外，網(wǎng)格不是越細(xì)越好，那是誤區(qū)。拉網(wǎng)格的基本原理你要明白。只有在邊角或者小曲率處才需要更細(xì)的網(wǎng)格。一個大平板，性質(zhì)是均勻的，你拉細(xì)了也只是浪費功夫。

就說這些。忙過這段，有時間了我會再來算算這個題。大俠如果有心研究這些。就先讀讀基礎(chǔ)的東西。別上來就看那些湊字?jǐn)?shù)的論文。很多都是糟粕。

作者: 1013007228 時間: 2015-4-12 10:12

1013007228 發(fā)表于 2015-4-11 15:31
! ~; q8 t- Y# D) gzerowing 大俠說的沒錯，hertz公式的理論模型就是兩圓柱體滾子接觸的，我算的也是單齒的嚙合。我看過國內(nèi) ...

齒面是變曲率這個我明白，我取了齒輪接觸對其中一個位置分析的，得到接觸點處兩齒的曲率半徑再代入赫茲公式計算的。

作者: 1013007228 時間: 2015-4-12 10:22

zerowing 發(fā)表于 2015-4-12 00:22
/ Z8 ` j* o2 _9 c/ n大俠，這么說吧。你就是簡單校核一下的話，近似用滾子接觸公式算也能說得過去。非要跟有限元做對比，就是小 ...

你才是大俠，感謝你的指點。

作者: 1013007228 時間: 2015-4-12 15:27

1013007228 發(fā)表于 2015-4-12 10:12 2 I A" d& f- r: l, p8 f# c+ q
齒面是變曲率這個我明白，我取了齒輪接觸對其中一個位置分析的，得到接觸點處兩齒的曲率半徑再代入赫茲公 ...

workbench里的接觸分析是不是以赫茲公式為理論基礎(chǔ)的？

作者: eddyzhang 時間: 2015-4-12 21:05
論壇里面什么意見都有，我建議樓主
1，看看ISO標(biāo)準(zhǔn)里面的計算方法，
2，復(fù)雜的計算就看Din的標(biāo)準(zhǔn)。
通過比較標(biāo)準(zhǔn)，再看看這方面計算的書籍，你就可以發(fā)現(xiàn)里面到底有什么區(qū)別。也可以發(fā)現(xiàn)我們平時為什么直接套赫茲公式計算。并不是每個人都了解。
當(dāng)然計算公式大多時候是為了給工程人員使用，并不是為了計算多么精確。
私下交流下來，我覺得你是一個很有專研精神的人，這很難得。希望你對比標(biāo)準(zhǔn)以后，再寫寫自己的心得。

作者: 1013007228 時間: 2015-4-12 22:14

eddyzhang 發(fā)表于 2015-4-12 21:05
7 |1 A; e) T' Y7 V論壇里面什么意見都有，我建議樓主
2 I9 O: f3 [' [. B) Z5 T4 {: N" N1，看看ISO標(biāo)準(zhǔn)里面的計算方法，
: _ ^* e) z9 q; U% c/ `7 w5 ^2，復(fù)雜的計算就看Din的標(biāo)準(zhǔn)。

謝謝大俠夸獎，我會去好好查看相關(guān)資料，深知自己理論方面很欠缺。多謝大俠不斷指點

作者: 武當(dāng)問道 時間: 2015-8-3 14:58
我想知道結(jié)果怎樣了

作者: lwd 時間: 2016-3-29 21:25

zerowing 發(fā)表于 2015-4-12 00:22
( ?/ { [4 y o8 L% V. {3 k) X大俠，這么說吧。你就是簡單校核一下的話，近似用滾子接觸公式算也能說得過去。非要跟有限元做對比，就是小 ...

你好，還在嗎？我想請教您一個計算接觸問題的理論計算的問題，就是魚眼端子和PCB的接觸計算

作者: 晨水無塵 時間: 2016-5-9 15:59
樓主。我現(xiàn)在在做畢業(yè)設(shè)計，現(xiàn)在也碰到這個問題，你當(dāng)時是怎么解決的呢？萬分感謝！

作者: qhfx 時間: 2023-3-29 15:38
樓主后面怎么解決的？碰到了一模一樣的問題

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