13、齿轮设计与叶轮机械扩散器通道研究

齿轮设计与叶轮机械扩散器通道研究

齿轮设计相关研究

齿轮弯曲耐力对比评估

为了评估渐开线齿形和全强度齿形齿轮齿的弯曲耐力，进行了相关研究。由于要分析三维模型，选用了强大的有限元软件 ANSYS 来额外评估边缘效应。

具体操作中，采用自下而上的方式构建几何模型，选择 SOLID186 二次单元进行离散化。将齿根牢固约束，并在齿顶的上边缘施加均匀分布的力。

计算结果显示，渐开线齿的最大总位移为 0.0095 mm，全强度齿的最大总位移为 0.0074 mm。为了更清晰地展示变形形状，将其放大了 500 倍。

同时，通过 Mises 等效应力分布可知，渐开线齿的最大拉应力 σ1 为 62.44 MPa，全强度齿的最大拉应力 σ1 为 46.67 MPa，这证实了全强度齿形的齿轮具有更高的弯曲耐力。

齿轮设计的成果与优势

• 变分法解决齿轮综合问题 ：采用变分法解决齿轮综合问题，能够开发出基于作用线初始设置的圆柱齿轮设计的科学基础、算法和程序，而非基于齿形曲线或生成轮廓类型。这些创建的算法和程序无需耗时的计算，因为解决问题不需要求解啮合的三角或代数方程。
• 获得基本公式 ：通过二维计算机有限元方法对齿轮齿的应力 - 应变状态进行建模，获得了用标准齿条刀具切削的渐开线直齿轮齿根圆角处最大拉应力的基本公式。这对于以齿根最小拉应力为准则优化齿根圆角曲线的综合是必要的。
• 有限元分析验证 ：通过对齿轮齿弯曲强度的对比有限元分析，证实了设计直齿轮