文献综述
论文题目 直齿圆柱齿轮的刚度计算及有限元分析
摘 要：
研究齿轮传动中有限元特性和固有振动特性，采用PRO/E建立直齿圆柱齿轮的实体模型，借助大型有限元软件ANSYS对其进行静力分析与模态分析。在对有限元模型进行计算的基础上，分析轮齿的变形和齿根应力，提出了精确、迅速计算最大齿根应力的方法，从而保证生产出的齿轮满足设计要求。
关键词：有限元分析；直齿圆柱齿轮；ANSYS
1 前言
有限元法(finite element method)是一种高效能、常用的数值计算方法。科学计算领域，常常需要求解各类微分方程，而许多微分方程的解析解一般很难得到，使用有限元法将微分方程离散化后，可以编制程序，使用计算机辅助求解。有限元法已成为校核机械强度必不可少的工具和手段。因此此次研究通过有限元分析的方法对直齿圆柱齿轮强度和刚度进行研究。
2 正文
直齿圆柱齿轮传动的应用十分广泛，是机械传动中重要的传动形式之一。在齿轮的传动过程中，两齿轮间的啮合位置是线接触，啮合部位容易磨损，齿轮的形变和应力会直接影响其安全和寿命，所以在齿轮设计中对其强度的设计是我们的重要研究内容。传统计算齿轮强度的方法主要是利用赫兹应力的计算公式，但对于形状复杂的齿轮，该方法已经不能很好地准确确定其变形和应力分布情况。随着计算机技术的发展以及“有限元”概念的提出，有限元分析在解决齿轮变形和应力分布方面脱颖而出，适合分析处于复杂情况下的齿轮。目前，机械结构的动态分析大多利用三维软件建模再导入ANSYS中进行分析。在齿轮传动设计中，以现代有限元方法和模态分析理论为支撑的现代设计方法，已经成为齿轮传动设计发展的必然趋势。
近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，三维软件建模技术及有限元分析技术在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，特别是有限元技术已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，在机械制造、材料加工、国防军工、能源、铁道等各个研究领域的广泛应用使得工程师的设计水平发生了质的飞跃，这足以体现了计算机应用技术的重要性。在过去，由于缺少有效的计算方法，使得机械结构的特性分析及结构的优化过于繁琐，而且十分耗时，但随着计算机辅助工程（CAE）的高速发展，各种优化算法的发展和完善，机械结构设计的效率及机械的性能都得到了很好的解决。其中有限元应用广泛，它的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得到满足工程精度的近似结果来代替对实际结钩的分析。这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。
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