随着现代工业中齿轮传动向着高速、重载方向发展，传统齿轮已经不能适应某些特殊场合的使用，于是不断有新型齿轮被提出。2012年，李海翔等人提出了一种具有新型齿廓的“S”形齿轮，并做了力学特性分析。“S”形齿轮作为一种具有新型齿廓的齿轮，目前对其所作的研究甚少，针对此种情形，杭州那泰有限元分析公司采用了一种基于Pro/E的“S”形齿轮的参数化设计方法，快速建立“S”形齿轮模型。基于“S”形齿轮的齿廓曲线方程，结合三维参数化建模软件Pro/E自身提供的笛卡尔坐标方程曲线以及实体化特征操作，构建“S”形齿轮的三维参数化模型。同时，为克服不同软件之间数据交换间的局限性，提高有限元分析效率，直接利用Pro/E软件集成的有限元分析模块对其进行结构分析。然后，将“S”形齿轮与传统渐开线齿轮进行接触应力对比研究，以期为设计和使用提供参考。
      新型的“S”形齿轮综合了传统渐开线齿轮和双圆弧齿轮的特点，其齿廓由两凹凸相对的圆弧和中间连接圆弧的一段渐开线组合而成，形成“S”形状。研究的“S”形齿轮的基本参数如表1所示。“S”形齿轮由于曲面复杂难以用常规二维视图表达，在“S”形齿轮齿廓曲线方程的基础上，借助三维造型软件Pro/E5.0进行参数化设计，编写曲线程序驱动生成曲线。
      （1）建立凹圆弧部分方程
      新建.prt文件，打开Pro/E三维绘图软件，新建→零件→实体，建立文件。
      绘制廓面曲线，曲线→从方程→完成，此时弹出【菜单管理器】，并提示选取坐标，点取桌面上的坐标后，再在【菜单管理器】中选取【笛卡尔】，然后在弹出的记事本中输入绘图程序。
      （2）建立凸圆弧部分方程
      方法步骤与凹圆弧部分曲线一样，在笛卡尔坐标系中输入部分凸圆弧参数方程程序。
      （3）建立渐开线部分方程
      同理，在笛卡尔坐标系中输入部分渐开线参数方程。
      利用Pro/E5.0强大的曲面造型功能，通过编写曲线程序驱动生成的曲线生成“S”形齿轮的工作曲面，再利用扫描混合命令实体化，最后通过阵列命令生成“S”形齿轮，如图1所示。建立后的齿轮模型已经参数化，通过更改基本参数，可以快速生成需要的“S”形齿轮。
      采用Pro/E5.0集成的有限元模块Pro/MECHANI-CA对“S”形齿轮进行力学特性分析。Pro/MECHAN-ICA环境下可以创建模型、分析模型、并优化模型，该种模式下面又包含软件自带模式和FEM（Finite Ele-mentMode）。在此主要是利用自带模式完成“S”形齿轮的轮廓的静态分析、模态分析和失稳分析。
      根据圣维南定理，由于载荷在轮体径向的影响范围大致为一个齿高2m~3m(m为轮齿的模数) ，周向的影响范围约为三个齿，在超出这个范围后，应力就变得很小，对两侧齿之间各节点位移的影响非常小。因此，取相邻齿廓的中线作为零位移边界，采用Pro/E5.0集成的有限元模块Pro/MECHANICA的自带模式划分网格。为了更好地研究“S”形齿轮的分析结果，需同时完成渐开线齿轮的分析并进行对比。为使结果具有可比性，取“S”形齿轮、渐开线斜齿轮大齿轮和小齿轮齿数分别为30和8，齿厚、齿宽以及外载荷均相同。由于现阶段对传统渐开线齿轮的分析研究已比较成熟，渐开线齿轮的建模过程略。

                                                                                专业从事有限元分析公司│有限元分析│CAE分析│FEA分析│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司www.nataid.com，转载请注明出处和相关链接！