少齒差減速機(jī)是行星齒輪減速機(jī)的一種，代表著行星齒輪的一個(gè)發(fā)展方向。所謂少齒差行星齒輪，就是指內(nèi)外齒數(shù)差很小的內(nèi)嚙合變位齒輪，它以其較寬的功率，速度范圍(fàn wéi)和適用于多種工作條件，成為世界各國(guó)在機(jī)械方面的重點(diǎn)研究方向之一。
　　本文介紹ANSYSWorkbench軟件及其與Pro/ENGINEERWildfire2.0的無(wú)縫連接方法，在Pro/ ENGINEERWildfire2.0環(huán)境中建立漸開(kāi)線少齒差行星內(nèi)"嚙合（niè hé） "齒輪（Gear）的幾何模型，應(yīng)用有限元原理在協(xié)同仿真（simulation)軟件AWE中對(duì)內(nèi)嚙合齒輪進(jìn)行接觸分析，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。齒輪減速機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動(dòng)設(shè)備，把電動(dòng)機(jī)普通的減速機(jī)也會(huì)有幾對(duì)相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動(dòng)比。隨著減速機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)運(yùn)用到了減速機(jī)。齒輪減速機(jī)是我國(guó)廣泛運(yùn)用在華東地區(qū)、華東地區(qū)、用于塔引入式起重機(jī)機(jī)械的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領(lǐng)域。
　　1ANSYSWorkbench有限元分析的步驟
　　ANSYSWorkbench每一個(gè)分析(Analyse)都包括4個(gè)主要步驟（procedure)。
　　初步?jīng)Q定前處理(chǔ lǐ)求解后處理
　　2Pro/E中內(nèi)齒輪（Gear）嚙合模型的建立
　　Pro/ENGINEER是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是一個(gè)參數(shù)化，基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)(system)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)(Database)功能，可以快捷地實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體建模，因此本文運(yùn)用該軟件來(lái)進(jìn)行建模工作。
　　圖2少齒差行星模型少齒差行星齒輪模型的建立，先要分步造出外齒輪和內(nèi)齒輪，然后通過(guò)(tōng guò)裝配命令將二者按正確位置（position )裝配起來(lái)，具體步驟如下：（1）設(shè)置齒輪的基本參數(shù)(parameter)；（2）建立計(jì)算齒輪各幾何尺寸的關(guān)系表達(dá)式；（3）建立齒輪的基本實(shí)體特征；（4）創(chuàng)建基本曲線和齒廓曲線：輸入漸開(kāi)線方程；（5）切出第一個(gè)齒槽特征；（6）完成齒輪的制作；（7）檢查并添加尺寸之間的關(guān)系式。
　　這樣就完成了一個(gè)齒輪（Gear）三維模型的建立，裝配(assemble)后形成少齒差行星齒輪模型。
　　3GOOGLE PRo/E與ANSYSWorkbench的連接ANSYSWorkbench有強(qiáng)大的輸入接口，Pro/ENGINEER也有強(qiáng)大的輸入輸出接口，兩者之間可以進(jìn)行圖形和數(shù)據(jù)的交換，這樣用戶能在數(shù)據(jù)共享的前提下，根據(jù)不同的用途采用不同的軟件。就少齒差行星中的齒輪來(lái)說(shuō)，在ANSYSWorkbench中不可能（maybe)構(gòu)造出精確的模型，但是利用Pro/ENGINEER強(qiáng)大的參數(shù)化功能可以建立精確的模型。而FEM有限元分析工作可在ANSYSWorkbench中完成，這樣揚(yáng)長(zhǎng)避短，達(dá)到事半功倍的效果。
　　有兩種方式方法可以導(dǎo)入幾何模型：一種以Reader，這種方式不需要運(yùn)行GOOGLE PRo/ENGINEER系統(tǒng)，首先啟動(dòng)ANSYSWorkbench，新建一個(gè)EmptyProject，單擊LinktoGeometryFile下的Browse……，選擇(xuanze)幾何文件名，然后設(shè)置DefaultGeometryOptions及其AdvancedGeometryDefaults選項(xiàng)，單擊CADGeome2 tryTasks下面的NewSimulation，開(kāi)始導(dǎo)入過(guò)程；另一種以Plug-In，要求運(yùn)行Pro/ENGINEER.首先在Pro/ENGINEER中打開(kāi)齒輪嚙合的裝配模型，然后從ANSYS9.0菜單選擇Simulation來(lái)自動(dòng)導(dǎo)入模型。齒輪減速電機(jī)1、R系列同軸式斜齒輪減速機(jī)結(jié)合國(guó)際技術(shù)要求制造，具有很高的科技含量2、節(jié)省空間，可靠耐用，承受過(guò)載能力高，功率可達(dá)132KW; 3、能耗低，性能優(yōu)越，減速機(jī)效率高達(dá)95%以上；4、振動(dòng)小，噪音低，節(jié)能高；5、選用優(yōu)質(zhì)鍛鋼材料，鋼性鑄鐵箱體，齒輪表面經(jīng)過(guò)高頻熱處理；6、經(jīng)過(guò)精密加工，確保軸平行度和定位軸承要求，形成斜齒輪傳動(dòng)總成的減速機(jī)配置了各種類(lèi)電機(jī)，組合成機(jī)電一體化，完全保證了產(chǎn)品使用質(zhì)量特性。本文采用第二種方式。
　　4基于集成平臺(tái)的內(nèi)嚙合齒輪CAE分析
　　模型劃分后的有限元網(wǎng)格接觸是一種常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，它涉及(指關(guān)聯(lián)到，牽涉到)到接觸狀態(tài)的改變，還可能（maybe)伴隨有熱，電等過(guò)程(guò chéng)，因此成為一個(gè)復(fù)雜的非線性問(wèn)題。齒輪嚙合就是一種接觸行為，用有限元法對(duì)其進(jìn)行接觸應(yīng)力分析具有很重要的意義。
　?。?）有限元網(wǎng)格劃分。內(nèi)齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，許用接觸應(yīng)力為690MPa；行星輪材料為40Cr鋼，調(diào)制處理，許用接觸應(yīng)力為798MPa.在ANSYSWorkbench中，選擇ElementShape中的AutoSweepifPossible對(duì)兩個(gè)齒輪進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，同時(shí)指定ElementSize為3mm，用接觸單元CONTACT174對(duì)內(nèi)齒輪和行星輪的"嚙合（niè hé） "接觸齒廓進(jìn)行劃分，用目標(biāo)(cause)單元TARGE170對(duì)行星輪與內(nèi)齒輪的嚙合齒廓進(jìn)行劃分，共生成102801個(gè)SOLID187單元，1202個(gè)CONTACT174單元和893個(gè)TARGE170單元。
　　（2）載荷與邊界條件。內(nèi)齒輪外圓柱面施加固定約束，行星輪既作自轉(zhuǎn)又作公轉(zhuǎn)，所以，在小齒輪的內(nèi)圓柱面上施加一個(gè)圓柱面約束，并且設(shè)定其徑向和切向?yàn)樽杂?，同時(shí)，施加一個(gè)大小為518.590Nm的力矩。
　?。?）求解。ANSYSWorkbench用的求解器仍然是ANSYS求解器，對(duì)于非線性問(wèn)題，ANSYS的方程求解器采用帶校正的線性近似來(lái)求解，它將載荷分成一系列的載荷向量，可以在幾個(gè)載荷步內(nèi)或一個(gè)載荷步的幾個(gè)子步內(nèi)施加。
　　5結(jié)語(yǔ)
　　齒輪"嚙合（niè hé） "接觸等效應(yīng)力（380倍的放大圖），齒輪嚙合最大接觸應(yīng)力的變化情況表明，齒輪的接觸應(yīng)力在接觸點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大值，最大值為209.64MPa，小于齒輪的許用接觸應(yīng)力值，從而驗(yàn)證所建模型的正確性。
　　通過(guò)接觸仿真（simulation)分析，可以真實(shí)地表明輪齒嚙合的實(shí)際受力狀態(tài)，明確應(yīng)力的分布區(qū)域及最大，最小應(yīng)力值，避免了傳統(tǒng)算法中查圖或查表的復(fù)雜性以及計(jì)算的繁瑣性，為齒輪接觸強(qiáng)度（strength)評(píng)價(jià)提供更可靠，更有價(jià)值的信息，也為齒輪的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)打下新的基礎(chǔ)。