机械设计：塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动的非线性边界分析

摘　要：基于SolidEdge对蜗轮蜗杆副进行参数化建模,将模型导入MSC.Patran/Mastran软件,分析了塑料蜗轮与钢制蜗杆副在{zd0}转矩为30 N·m的作用下,从10%～{bfb}载荷的应力应变变化趋势.模拟并绘制了啮合副在啮合周期内几个离散点的应力应变峰值分布图,用数学插值方法计算任意位置的应力应变值.进而对塑料蜗轮与钢制蜗杆传动力学性能进行了分析.
关键词：塑料斜齿轮;有限元分析;静态接触;应力应变
塑料蜗轮与钢制蜗杆传动是用塑料斜齿轮代替金属蜗轮
实现传递动力与运动的一种传动机构。塑料齿轮的设计是在
传统的金属齿轮设计理论基础上进行的，但由于塑料具有刚度
低、导热性差、热膨胀大、耐热性能不佳及机械强度较低等特
点，以及塑料材料本身的非均质、各向异性、材料可设计性及聚
合物基复合材料的粘弹性等特点，对塑料齿轮的齿廓计算、接
触分析不能xx参照金属齿轮的经典公式和经验理论。结构
的非线性问题是指结构的刚度随其变形而改变。从理论上讲，
所有的物理结构都是非线性的，而线性分析只是一种近似的方
法，这对设计来说通常是足够xx的。但是，这种线性近似对
很多结构和过程模拟来说是不够的。物理结构非线性主要表
现为材料非线性、边界条件非线性和几何非线性3个方面。边
界条件非线性在齿轮啮合过程中又显得尤为重要，因而，对塑
料齿轮进行计算机模拟是十分必要的，这也是对塑料齿轮进行
非线性分析的一种非常有效的方法。文中使用蹦idE
塑料蜗轮与钢制蜗杆啮合模型，导人MSC．P鹊tral∥N酗tf
元分析工具，研究塑料蜗轮与钢制蜗杆传动中轮齿的接触强
度、齿廓变形规律和应力分布规律。

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