面臨的挑戰(zhàn)：

來自海克斯康的解決方案：

a)模擬仿真軟件

根據(jù)齒輪齒條的工作條件，部件之間的接觸分析，傳動分析以及疲勞分析，是齒輪零部件常見的模擬仿真分析。

在設(shè)計齒輪齒條時，設(shè)計師必須定義其接觸問題以計算齒輪齒條傳力，只有計算出準(zhǔn)確的傳力，才有可能計算出精準(zhǔn)的機(jī)械效率以及做進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)分析和疲勞分析。我們可以用到Adams將齒輪齒條作為系統(tǒng)動力仿真的一部分，精準(zhǔn)、快速建模，計算分析得到傳動力大小。同時也可以用Marc軟件做齒頂、齒根的應(yīng)力、應(yīng)變及變形分析，得到準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果。

?接觸分析模塊

本軟件可實(shí)現(xiàn)多種場景的分析，比如非線性結(jié)構(gòu)分析、失效和破壞分析、傳熱過程分析、多物理場耦合分析和熱燒蝕分析。其中接觸分析功能是非線性結(jié)構(gòu)分析中的一個典型應(yīng)用。

Marc在同類軟件中具有最強(qiáng)的接觸分析能力。對于基本的接觸狀態(tài)，提供基于直接約束的接觸算法，可自動分析變形體之間，變形體與剛體以及變形體自身的接觸。新的Segment-to-Segment的接觸形式，使得兩接觸體在接觸部位的應(yīng)力分布變得非常連續(xù)。Marc支持不同單元類型間的接觸分析。還具有傳統(tǒng)的間隙摩擦單元模式，也可以用非線性彈簧單元來模擬非線性支撐邊界。

Marc還可以處理較大過盈量以及過盈量不均勻分布的裝配體接觸問題，即可用于分析初始導(dǎo)入的CAD模型存在過盈的情況，也可以在初始無過盈的模型中直接指定物體間的過盈量，從而模擬對應(yīng)的裝配關(guān)系和初應(yīng)力的影響。

對于齒輪齒條的接觸分析，通過模擬仿真可以得到齒輪齒條在不同載荷、不同裝配位置以及采用不同材料情況下的接觸應(yīng)力與變形，同時Marc軟件還可以模擬齒輪齒條接觸表面在多次承受接觸、摩擦載荷產(chǎn)生的磨損。

接觸分析計算

?傳動分析模塊

Adams中Adams Machinery Gear模塊支持齒輪齒條建模。Adams Machinery Gear為齒輪齒條提供一種快速處理方法，方便工程師對齒輪齒條快速建模，從而幫助計算傳力。

傳統(tǒng)的齒輪設(shè)計考慮靜特性比較多，從系統(tǒng)工程和可靠性要求出發(fā)，不足以滿足現(xiàn)代設(shè)計的要求，必須對其動特性進(jìn)行分析，即對齒輪系統(tǒng)動力學(xué)進(jìn)行準(zhǔn)確計算和評估。一般齒輪動力學(xué)計算方法基本是將齒輪作為剛體處理，雖然計算速度可以保證，但計算精度總是差強(qiáng)人意。反過來，如果單純利用有限元方法計算，精度可以達(dá)到要求，但計算速度又成為設(shè)計過程短板。如何均衡齒輪系統(tǒng)動力學(xué)計算中速度和精度要求，對計算工具提出了很高的要求。Adams GearAT正是一款實(shí)現(xiàn)了速度和精度完美平衡的高保真齒輪系統(tǒng)動力學(xué)仿真工具。

基于這套仿真工具，用戶可以結(jié)合靜態(tài)和動態(tài)的分析方法，完成傳動系統(tǒng)的仿真分析。設(shè)計人員可以設(shè)計出性能最優(yōu)的傳動系統(tǒng)，利用Adams GearAT與Nastran的無縫集成功能，便捷地處理柔性齒輪，實(shí)現(xiàn)剛?cè)狁詈戏抡娣治觯^察相關(guān)動態(tài)效果。比如分析齒輪嚙合的同時，還可以同步接收并考慮齒輪和軸承上的位移，變形和應(yīng)力的信息。

齒輪齒條建模

?疲勞分析模塊

一些受力復(fù)雜的大型構(gòu)件或關(guān)鍵機(jī)械部件往往要進(jìn)行可靠性分析,從有限元的角度分析可以使計算結(jié)果更加準(zhǔn)確,若再采用有限元軟件進(jìn)行輔助分析 ,就會令計算工作量大大降低 。利用Nastran軟件和有限元分析方法，對齒輪齒條進(jìn)行可靠性分析,計算結(jié)果能精確反映受力零件應(yīng)力集中部位及各部位的應(yīng)力值。通過工作應(yīng)力值與材料許用應(yīng)力值的比較，對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),有效降低應(yīng)力集中,提高零件的可靠性[1]。

MSC Nastran嵌入疲勞是基于 CAE預(yù)測疲勞的全新方法，首次將疲勞分析為有限元解算過程的一部分，而不是作為后處理。改進(jìn)了目前繁重而耗時的疲勞求解過程。由于大幅減少了各種疲勞計算文件的數(shù)量，從而大大縮短了總計算時間，Nastran嵌入疲勞徹底改變了當(dāng)前的疲勞計算模式。 借助嵌入Nastran的疲勞（NEF）軟件，不再需要龐大的應(yīng)力（中間）文件。由此無需傳輸應(yīng)力文件，大大降低了對 CPU（內(nèi)存）的需求，真正實(shí)現(xiàn)了在內(nèi)存中進(jìn)行疲勞計算，使疲勞計算成為可能。

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