ANSYSworkbench分析齒輪接觸分析結(jié)果與Hertz公式計(jì)算值相差很大

1013007228

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(diǎn)指點(diǎn)，非常感謝。
) e0 N7 p6 H7 m/ g4 G

zerowing

你接觸橢圓的曲率半徑用的多少？

1013007228

zerowing 發(fā)表于 2015-4-7 21:08
你接觸橢圓的曲率半徑用的多少？

R1=13.22mm,R2=31.24mm

angelguymoon

你的材料屬性、接觸單元設(shè)置好了嗎？

1013007228

1013007228 發(fā)表于 2015-4-8 09:33
( ~" j9 j$ w& ^/ C: JR1=13.22mm,R2=31.24mm

這兩個(gè)值是兩個(gè)齒輪接觸點(diǎn)處的曲率半徑

1013007228

angelguymoon 發(fā)表于 2015-4-8 09:57
4 _0 F6 C, r% s( r/ F  y, }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
8 I8 v3 X5 C$ b/ Z! }

寂靜天花板

樓主概念錯(cuò)誤，首先

Ft=2T1∕d1
: y1 ~. C1 {0 @( E% m1 i這個(gè)公式不是什么赫茲應(yīng)力公式，這是名義圓周力Ft計(jì)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(shí)，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(diǎn)的法向方向，對于漸開線齒廓即為通過嚙合點(diǎn)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。
- b# L% Y7 G, B4 r# l; @說到這，各位就明白了，樓主的概念錯(cuò)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。
! n6 S; u3 T/ @* @" s
( b; w: y' y3 j8 c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(yàn)證，樓主的軟件分析結(jié)果應(yīng)該沒什么錯(cuò)誤，倒是樓主的計(jì)算出了差池。
5 i4 K2 _4 L3 F  Q! P6 B* j@zerowing  @2266998
8 r$ R/ V1 e2 m1 t

1013007228

寂靜天花板 發(fā)表于 2015-4-11 10:23
樓主概念錯(cuò)誤，首先Ft=2T1∕d1
  [, v" T0 Q! q) K' l0 g9 |這個(gè)公式不是什么赫茲應(yīng)力公式，這是名義圓周力Ft計(jì)算公式，而圓周力Ft是法 ...

8 K6 s$ [1 S' v# C# ]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(jì)算出來的295MPa差不多，我知道 Ft=2T1∕d1 不是赫茲公式啊，這個(gè)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(gè)Fn代入赫茲公式計(jì)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。
8 X( {# m% E" Q( v* B

1013007228

寂靜天花板 發(fā)表于 2015-4-11 10:23
  V) ]/ C! q$ e! l$ j$ g樓主概念錯(cuò)誤，首先Ft=2T1∕d1
7 M$ z! Y& Y# w( X0 Y這個(gè)公式不是什么赫茲應(yīng)力公式，這是名義圓周力Ft計(jì)算公式，而圓周力Ft是法 ...

還是謝謝你特意算了一下

1013007228

寂靜天花板 發(fā)表于 2015-4-11 10:23
6 i+ U& s, Z# W3 G樓主概念錯(cuò)誤，首先Ft=2T1∕d1
4 w1 g% D! V; _0 F* r; x; u這個(gè)公式不是什么赫茲應(yīng)力公式，這是名義圓周力Ft計(jì)算公式，而圓周力Ft是法 ...

zerowing 大俠說的沒錯(cuò)，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(shí)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(diǎn)懷疑……  然后我就不解了，就發(fā)帖請教大俠們了
9 e: t) D! Z: n8 K! U# f) ^9 B