锥齿轮在航天航空、海洋轮船等大型机械中应用广泛，在加工锥齿轮的时候会受到技术水平的约束，所以以往使用指状铣刀仿形法来加工生产锥齿轮[1]。然而锥齿轮从外锥距到内锥距上的齿廓形状是变化的，在加工理论上存在着误差，这样加工出来的齿面载荷分布不均，齿轮的寿命也很短[2]。日本的酒井高男提出大型锥齿轮利用数控加工的想法，仅就加工误差做了探讨，对齿面啮合问题没有进一步分析。文献[3]提出了指状铣刀数控加工实现这种等基圆齿轮的想法，等基圆锥齿轮区别于以往曲线锥齿轮，其任意锥距处的当量齿轮基圆半径相等，通过试切实验验证了数控加工这种齿轮有效可行。文献[4]提出盘刀数控仿形精加工等基圆曲线齿锥齿轮。齿面接触应力关系到齿轮寿命和安全，为使齿轮在工作中可靠、稳定、满足强度要求，对齿轮进行静力学齿面接触应力分析。精确的等基圆锥齿轮有限元模型是分析齿面啮合性能和承载能力的关键。有限元分析的基础是构建合理的几何模型，等基圆锥齿轮的齿面是较为复杂的曲面几何，加工原理以及方法十分冗杂。基于此，本文通过建立齿轮精确的三维模型作为有限元分析的几何模型使用。有限元前处理软件HyperMesh具备强大的有限元前处理功能，使用HyperMesh对锥齿轮进行网格划分可以得到精确的六面体八节点网格单元，通过ANSYSWorkbench有限元软件静力学分析模块分析了在载荷作用之下齿轮副啮合时的静态力学特性，得到了整个齿轮副啮合过程中的齿面接触应力分布以及改变情况。

1 等基圆齿锥齿轮基本概念

等基圆曲线齿锥齿轮是一种新型的锥齿轮，在加工中控制指状铣刀和被加工轮坯之间运动，令被加工出来的锥齿轮在变化的锥距中当量齿轮基圆半径保持恒定不变，从而使加工出来的齿轮齿廓形状也保持不变，可用成形刀具较为精确地加工齿轮。在外锥距Re处的当量齿轮的基圆半径rvb和任意锥距Ri处当量齿轮基圆半径ri是相等的，其特征为

 

式中：z—齿轮齿数；βi —锥距为Ri处齿线的螺旋角；βe —在外锥距Re处的齿线螺旋角；αn—法面压力角；mti —锥距Ri处的当量齿轮模数；mte—外锥距Re处端面模数。

根据式(1)，得到等基圆锥齿轮的螺旋角βi 和Ri锥距之间的关系方程：

通过方根法求解出以上十个生命损失间接影响因素对应的影响程度权重系数 ti（i=1，2，…，n）值，详见表 2。

 

通过在HyperMesh对齿轮副三维模型单齿进行几何剖分，实现网格精度和数量的控制。首先对网格质量要求较高轮齿部分进行端面剖分，其次对网格质量要求不是太高的轮体部分进行剖分。剖分后进行网格划分[9-11]，如图4所示。

 

即满足式(3)螺旋角和锥距的数学关系的齿轮为等基圆锥齿轮。

参考文献:

（2）将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

2 有限元分析模型建立

2.1 齿轮副三维模型几何处理

有限元分析的基础是构建合理的几何模型，本课题所研究的等基圆锥齿轮的齿面是较为复杂的曲面几何，加工原理以及方法十分冗杂。基于此，通过MATLAB对等基圆锥齿轮的齿面方程进行数值计算，以齿数15/23的齿轮副为例进行建模分析，齿轮副参数如表1示。

式中，J0为器件的反向饱和电流，q为电子电荷，n为二极管理想因子，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度.在半对数坐标下，对正向暗电流曲线上线性部分作切线，其斜率即为器件的二极管理想因子，这条切线在y轴的截距为反向饱和电流.

 

表1 齿轮基本几何参数Tab.1 Operating parameters

  

齿轮副参数 数值小轮齿数z1 15大轮齿数z2 23模数m 12齿宽B 40大端螺旋角β 6°轴交角γ 90°

求解出来精确的齿面离散点坐标后导入UG生成齿面片模型，继而在UG中建立出等基圆锥齿轮精确三维实体模型[5-8]，如图1所示。

  

图1 齿轮副的装配图Fig.1 Assembly diagram of the gear

为了简化在ANSYSWorkbench中的计算量，对齿轮副进行几何剖分，大轮保留7个齿，小轮保留五个齿，如图3所示。

  

图2 运动仿真接触区情况Fig.2 Contact zone with motion simulation

给两啮合的齿面一个距离的约束，两齿面之间距离为红丹粉色素层的厚度。对被动轮的透明度调高后会在相接触齿面上显示出接触阴影，观察齿轮副在运动过程中的接触效果(图2)，用于后续静力学分析提供对比依据。

这时，一个高个子外星人走进来，他二话不说就一把抱住了米多：“嗨，米多，我就知道你会来的，因为你相信了我的话。”

式中的ψR是锥距系数，其公式为

  

图3 几何剖分示意图Fig.3 Geometric subdivision graph

  

图4 剖分示意图Fig.4 Subdivision graph

2.2 HyperMesh中网格划分

齿轮进行有限元分析中划分网格是很重要的一个步骤，只有建立高精度的有限元网格模型分析得到的数值分析才会准确，结果会趋近于实际情况。等基圆锥齿轮齿面扭曲大，根据分析精度的要求，来选择网格的组成、单元类型、网格密度以及单元数量。

首先，单元类型选择六面体八节点单元(图5)；选取刚体材料，弹性模量210 000 Pa；材料密度7 900 kg/m3；泊松比0.3；网格单元个数：大轮30 597，小轮36 018；节点个数共计74 547。根据划分网格的要求和原则，在完成几何模型必要处理之后，利用HyperMesh实现网格精确控制，首先在对要求网格质量较高的齿面接触部位上进行网格细化，其次划好齿的大端面网格之后由大端向小端进行扫略。等基圆锥齿轮副有限元网格模型见图6。

  

图5 实体单元SOLID45Fig.5 Solid 45

  

图6 齿轮网格模型Fig.6 Finite element model of the gear

2.3 有限元静力学分析

齿面接触应力关系到齿轮寿命和安全，为使齿轮在工作中可靠、稳定、满足强度要求，对齿轮进行静力学齿面接触应力分析。将HyperMesh中做好的网格模型导入Workbench中，使用ANSYSWorkbench静力学分析模块，选择小轮的凸面作为目标面和大轮的凹面作为接触面生成五个接触对，接触类型为摩擦接触，摩擦系数0.2；创建转动副连接关系并施加自由度约束，对大轮进行全约束，同时对小轮仅给Z向的旋转自由度；载荷设置：锥齿轮大轮为从动轮，锥齿轮小轮为主动轮，大轮轴孔添加150 N·m转动扭矩，给小轮一个转动角度，如图7所示。

图8为齿轮副从单齿啮合到双齿啮合过程中应力变形情况，由于齿面刚进入啮合，接触面积小，此时应力变形较大，最大应力变形在齿轮齿顶刚进入啮合的位置，当齿轮副从单齿到双齿啮合时应力变形逐渐减小。

  

图7 齿轮接触对生成Fig.7 Teeth contact mesh model

[2]WANG Fulin，YI Chuanyun，WANG Tao，et a1. A generating method for digital gear tooth surfaces[J]. Int Adv Manuf Technol，2006(28)： 474-485.

3 结论

  

图8 锥齿轮副齿面接触应力变形Fig.8 Deformation of gear contact stresses

  

图9 齿轮齿面接触应力分布云图Fig.9 Variation of contact stresses during the cycle of meshing

1)结合HyperMesh和ANSYSWorkbench对齿轮副进行静力学分析，提高了分析结论的精确性，提高了有限元分析的效率。

[1]张 静，杨宏斌，邓效忠，等.我国锥齿轮技术的现状和发展动向[J].河南科技大学学报，2003，24(1)：40-43.

GMDSS终极现代化阶段将是与现代化通信技术完全吻合的阶段，充分融合数字技术、宽带技术、可移动终端等现代化通信技术。达到准现代化的目标之后并不代表GMDSS停滞不前，通信技术在发展，GMDSS也应该一直向前跟进。GMDSS停滞的30 a已造成自身极大的损失，随着GMDSS准现代化的发展，GMDSS应保持对最先进通信技术的接纳状态,也就是达到与现代通信技术相吻合，并可持续发展时才是GMDSS现代化的终极目标。

2)虚拟滚检结果和ANSYSWorkbench静力学分析得到的齿面接触应力分布图区域基本一致，接触区域在齿面中心位置，接触区域长度约占整个齿面的二分之一。

通过分析等基圆齿轮应力分布图，可以看出齿轮在进入啮合时，由于齿轮的弹性变形将产生干涉和冲击，在齿轮齿面中心应力变形最大。在单齿啮合时齿面接触最大等效应力3 483.8 MPa，双齿啮合时齿面应力逐渐变小为1 637.5 MPa。这些应力集中造成齿轮寿命减短。通过分析齿轮受力变化，有效避免应力集中，提高齿轮使用寿命，啮合时齿轮副应力分布和齿面接触应力分布图如图9所示。

[3]GONG Y P，DING S C，CAI C Y. Analysis of Tooth form Error of Equal Base Circle Bevel Gear[J]. Journal of Mechanical Engineering of China：English Edition，1996，18(1)：52-54.

[4]WANG Bin，FAN M X，SUN Xun.Cutter position calculation of machining equal base circle bevel gears with a pot-shaped milling cutter[J].International Journal of Advance Manufacturing Technology，2016(87)：2625-2637.

[5]GONG Y P，DING S C，CAI C Y. Analysis of Tooth form Error of Equal Base Circle Bevel Gear[J]. Journal of Mechanical Engineering of China：English Edition，1996，18(1)：52-54.

科学地学习，体现在工作过程中，要求支部书记坚定理想信念，加强哲学学习和应用，立足现实，着眼长远，增强大局意识和发展意识。牢固树立在工作中学习工作的观念，精通自己的工作、熟悉别人的工作、了解全面的工作，向他人学习，在工作中锻炼自己、丰富自己、提高自己。在实际工作中树立有计划、实施、检查和总结的思路，做到积极主动，克服惰性和被动，经常结合实际进行理论思考，增强忧患意识，注重谋划全局，善于总结提高。

[6]穆立茂.利用UG实现直齿圆锥齿轮的三维造型[J].机械，2001，31(10)：24-26.

新时代思想政治教育复杂化、多元化,高校应合理运用新媒体平台,抓住时机,发挥新媒体的互动性,构建良好的沟通交流模式，强化对大学生正确“三观”的培养。运用新媒体对大学生进行思想政治教育，能强化其基础理论知识的理解，提升其对民族文化的认同感。同时，还可以依托新媒体，构建线上线下平等思想政治教育模式，有效的避免学生因身份、家庭背景等差异导致的陌生感。通过新媒体构建网络式立体化的教育手段，增强思想政治教育的时效性。

[7]姜海军.基于UG的直齿圆锥齿轮三维建模研究[J]煤矿机械，2005(7)：74-76.

同心条件是要保证行星机构3个基本构件的回转中心处于同一轴线上,且各齿轮均能正确啮合,即保证相互啮合齿轮的中心距相等.

[8]陈 霞，夏巨谌，胡国安.基于UG的直齿锥齿轮的精确建模[J].中国机械工程，2006(17)：107-109.

[9]蓝 娆，杨良勇，罗昌贤.基于ANSYSWORKBENCH的齿轮接触应力分析[J].中国新技术新产品，2011(15)：1.

[10]赵 葵，刘海岷，雷海胜，等.基于ANSYS Workbench的蜗杆斜齿轮静力学仿真[J].武汉工业学院学报，2012 (1)：28-31.

[11]唐进元，刘艳平.直齿面齿轮加载啮合有限元仿真分析[J].机械工程学报，2012 (5)：124-131.