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標(biāo)題: ANSYSworkbench分析齒輪接觸分析結(jié)果與Hertz公式計(jì)算值相差很大 [打印本頁(yè)]
作者: 1013007228 時(shí)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(jì)算值相差很大
我在workbench軟件分析一對(duì)直齒圓柱齒輪的接觸應(yīng)力，主動(dòng)輪：Z1=45，M=4，從動(dòng)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(guò)法向剛度因子0.3, 1，3，6，結(jié)果都不理想。請(qǐng)哪位大俠幫我指點(diǎn)指點(diǎn)，非常感謝。
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作者: zerowing 時(shí)間: 2015-4-7 21:08
你接觸橢圓的曲率半徑用的多少？
作者: 1013007228 時(shí)間: 2015-4-8 09:33
zerowing 發(fā)表于 2015-4-7 21:08 
]4 ]: r% y1 \/ g) x3 t
你接觸橢圓的曲率半徑用的多少？
R1=13.22mm,R2=31.24mm S* d0 a. P, {& \) j& R* Y$ k
作者: angelguymoon 時(shí)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(shí)間: 2015-4-8 10:36
1013007228 發(fā)表于 2015-4-8 09:33
1 ?, @$ Z# I' h0 SR1=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
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作者: 1013007228 時(shí)間: 2015-4-8 10:37
angelguymoon 發(fā)表于 2015-4-8 09:57 9 Y1 L( g( p5 v$ ?
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% p1 I# V6 m+ v9 K4 k
作者: 寂靜天花板 時(shí)間: 2015-4-11 10:23
樓主概念錯(cuò)誤，首先Ft=2T1∕d1
; Z* A4 E! f) ~+ o2 c6 n6 K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3 F( h; j" j/ l6 Q. A% L( ?) g3 b* Q
法向壓力：齒輪嚙合傳動(dòng)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。& l' e2 d! ^7 ^
作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的力大小相等，方向相反。主動(dòng)輪上的圓周力是阻力，其方向與它的回轉(zhuǎn)方向相反；從動(dòng)輪上的圓周力是驅(qū)動(dòng)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(duì)于漸開(kāi)線齒廓即為通過(guò)嚙合點(diǎn)與基圓相切的嚙合線方向。
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齒輪傳動(dòng)工作過(guò)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。" A7 R# W6 P' ^2 c, ^0 m( o4 F& \
說(shuō)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。0 }% G' ]9 w1 B; i
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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(méi)什么錯(cuò)誤，倒是樓主的計(jì)算出了差池。% k0 ~7 A$ B" f
@zerowing @2266998 . R; R" p( B0 m9 z4 Y; L8 @
作者: 1013007228 時(shí)間: 2015-4-11 15:08
寂靜天花板 發(fā)表于 2015-4-11 10:23
! X$ u, c; |& a, a樓主概念錯(cuò)誤，首先Ft=2T1∕d1
# @& q E& c$ C2 A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 ...
這位大哥，你沒(méi)理解我的意思啊。你算出來(lái)的最大用力跟我用workbench計(jì)算出來(lái)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(dòng)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(guò)赫茲公式算出來(lái)的最大接觸應(yīng)力=536MPa，兩者差距很大，我才發(fā)帖請(qǐng)教的。
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作者: 1013007228 時(shí)間: 2015-4-11 15:09
寂靜天花板 發(fā)表于 2015-4-11 10:23 . ]9 E- ^2 }* U
樓主概念錯(cuò)誤，首先Ft=2T1∕d1
3 C% [0 N" U U6 T2 p* l, J" o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 ...
, c; q7 {& K/ p2 ~8 g1 P還是謝謝你特意算了一下' ?+ F. i$ a& d, \- T
作者: 1013007228 時(shí)間: 2015-4-11 15:31
寂靜天花板 發(fā)表于 2015-4-11 10:23
3 N9 u6 W) u2 J5 i6 X0 q樓主概念錯(cuò)誤，首先Ft=2T1∕d1
: d$ K" I6 \9 a) W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 ...
! s5 E$ {) i2 Uzerowing 大俠說(shuō)的沒(méi)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(guò)國(guó)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(méi)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(qǐng)教大俠們了4 X/ S' {! f3 {$ T, X
作者: zerowing 時(shí)間: 2015-4-12 00:22
大俠，這么說(shuō)吧。你就是簡(jiǎn)單校核一下的話，近似用滾子接觸公式算也能說(shuō)得過(guò)去。非要跟有限元做對(duì)比，就是小學(xué)生玩微積分了。
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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(jiǎn)單得說(shuō)，兩個(gè)平面接觸，施加一個(gè)正壓力。簡(jiǎn)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(shí)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(wèn)題，就可以發(fā)散到這個(gè)上面理解。在這個(gè)接觸上，才有了數(shù)學(xué)上的一個(gè)理論解釋，即赫茲接觸應(yīng)力。1 R/ a$ h% W8 ?: ~* F
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你要精確計(jì)算這個(gè)，就是8爺說(shuō)的。你要知道曲率的來(lái)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(lái)，才能談什么精確計(jì)算。你必須知道，有限元本身也是一種精確計(jì)算法。應(yīng)用的基本原理是沒(méi)有差異的。區(qū)別只在于如何從基本到最后的結(jié)果。8 p6 z; I7 M& |' T! ?
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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(gè)大平板，性質(zhì)是均勻的，你拉細(xì)了也只是浪費(fèi)功夫。
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就說(shuō)這些。忙過(guò)這段，有時(shí)間了我會(huì)再來(lái)算算這個(gè)題。大俠如果有心研究這些。就先讀讀基礎(chǔ)的東西。別上來(lái)就看那些湊字?jǐn)?shù)的論文。很多都是糟粕。
作者: 1013007228 時(shí)間: 2015-4-12 10:12
1013007228 發(fā)表于 2015-4-11 15:31
* j8 }7 y0 } [/ K8 w8 w2 ~zerowing 大俠說(shuō)的沒(méi)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(guò)國(guó)內(nèi) ...
h U) }* q1 X" t) j- s- e# J齒面是變曲率這個(gè)我明白，我取了齒輪接觸對(duì)其中一個(gè)位置分析的，得到接觸點(diǎn)處兩齒的曲率半徑再代入赫茲公式計(jì)算的。4 K* i5 H( Z% I9 R" \7 U
作者: 1013007228 時(shí)間: 2015-4-12 10:22
zerowing 發(fā)表于 2015-4-12 00:22 8 O5 N2 f6 I/ T$ [$ s* f
大俠，這么說(shuō)吧。你就是簡(jiǎn)單校核一下的話，近似用滾子接觸公式算也能說(shuō)得過(guò)去。非要跟有限元做對(duì)比，就是小 ...
Z( n1 O/ k$ ?. ~9 i6 I* O你才是大俠，感謝你的指點(diǎn)。
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作者: 1013007228 時(shí)間: 2015-4-12 15:27
1013007228 發(fā)表于 2015-4-12 10:12
8 B, s1 B5 G. N& s1 a. m齒面是變曲率這個(gè)我明白，我取了齒輪接觸對(duì)其中一個(gè)位置分析的，得到接觸點(diǎn)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(shí)間: 2015-4-12 21:05
論壇里面什么意見(jiàn)都有，我建議樓主
) A0 x2 @1 R0 n/ R( X% H5 y1，看看ISO標(biāo)準(zhǔn)里面的計(jì)算方法，8 l0 B6 G) _3 O @& R- F
2，復(fù)雜的計(jì)算就看Din的標(biāo)準(zhǔn)。1 r$ x+ n; q# G' a( R% m
通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)，再看看這方面計(jì)算的書(shū)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(shí)為什么直接套赫茲公式計(jì)算。并不是每個(gè)人都了解。) @' N7 e$ {3 ~" G* P4 r, ?
當(dāng)然計(jì)算公式大多時(shí)候是為了給工程人員使用，并不是為了計(jì)算多么精確。
- w7 s1 L) G, V( h/ I9 s私下交流下來(lái)，我覺(jué)得你是一個(gè)很有專研精神的人，這很難得。希望你對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)以后，再寫(xiě)寫(xiě)自己的心得。
作者: 1013007228 時(shí)間: 2015-4-12 22:14
eddyzhang 發(fā)表于 2015-4-12 21:05
" _/ k, @8 X7 o. M& R論壇里面什么意見(jiàn)都有，我建議樓主
% n: B$ L: L! d6 f$ V! K8 Z$ F1，看看ISO標(biāo)準(zhǔn)里面的計(jì)算方法，1 }2 r( _/ i5 l+ R0 R; C+ o/ ^' g
2，復(fù)雜的計(jì)算就看Din的標(biāo)準(zhǔn)。
& q f1 V' k- R; S" R2 U0 I0 t' l9 [謝謝大俠夸獎(jiǎng)，我會(huì)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(diǎn)
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作者: 武當(dāng)問(wèn)道 時(shí)間: 2015-8-3 14:58
我想知道結(jié)果怎樣了
作者: lwd 時(shí)間: 2016-3-29 21:25
zerowing 發(fā)表于 2015-4-12 00:22 ' }0 q% f) R- c0 g( Y6 V; k
大俠，這么說(shuō)吧。你就是簡(jiǎn)單校核一下的話，近似用滾子接觸公式算也能說(shuō)得過(guò)去。非要跟有限元做對(duì)比，就是小 ...
你好，還在嗎？我想請(qǐng)教您一個(gè)計(jì)算接觸問(wèn)題的理論計(jì)算的問(wèn)題，就是魚(yú)眼端子和PCB的接觸計(jì)算5 i/ L$ Z; d% l6 O; H
作者: 晨水無(wú)塵 時(shí)間: 2016-5-9 15:59
樓主。我現(xiàn)在在做畢業(yè)設(shè)計(jì)，現(xiàn)在也碰到這個(gè)問(wèn)題，你當(dāng)時(shí)是怎么解決的呢？萬(wàn)分感謝！$ w* J# n+ {. K8 X
作者: qhfx 時(shí)間: 2023-3-29 15:38
樓主后面怎么解決的？碰到了一模一樣的問(wèn)題
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