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ANSYS軟件是一個(gè)很好的有限元分析軟件。利用ANSYS軟件對(duì)微型齒輪進(jìn)行三維有限元網(wǎng)格劃分，可以人為地控制單元的疏密、網(wǎng)格的大小。在齒輪應(yīng)力較大的部位應(yīng)將網(wǎng)格加密，比如齒根處。微型齒輪的三維模型網(wǎng)格劃分共69725個(gè)節(jié)點(diǎn)，44358個(gè)單元，如圖所示。
有限元分析(FEA)是對(duì)物理現(xiàn)象(幾何及載荷工況)的模擬，是對(duì)真實(shí)情況的數(shù)值近似。通過劃分單元、求解有限個(gè)數(shù)值來近似模擬真實(shí)的無限個(gè)未知量。微型齒輪彎曲強(qiáng)度的有限元分析計(jì)算步驟大致如下：
1)連續(xù)體的離散化。將連續(xù)體劃分為有限個(gè)離散單元。離散單元的形式很多，僅三維問題就有四面體、棱柱體、六面體等。
2)單元特性分析。假設(shè)的單元位移函數(shù)只能近似的表示真實(shí)的(精確的)位移場(chǎng)，通常假定為多項(xiàng)式。如彈性平面問題三角形單元，最簡(jiǎn)單的位移函數(shù)可以選為線性多項(xiàng)式。
3)建立單元?jiǎng)偠染仃嚒ＴO(shè)節(jié)點(diǎn)力列陣用{F}表示，節(jié)點(diǎn)位移列陣用acxyvrv表示，則單元的物理方程。
通過有限元理論及其分析軟件ANSYS，對(duì)大高寬比微型齒輪進(jìn)行了強(qiáng)度分析。為了清楚地顯示各單元所受到的應(yīng)力情況，ANSYS軟件還可用色彩顯示應(yīng)力大小的不同，即可制作三維色彩顫動(dòng)圖像。如圖所示的微型齒輪單元變形圖。從變形圖中可以到，微型齒輪在外載荷的作用下，產(chǎn)生的應(yīng)力主要分布在齒頂受載荷處及齒根處。
本文利用有限元軟件對(duì)微型齒輪在外載荷作用下的變形和所產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行分析，通過色彩顯示的方法，制作色彩顫動(dòng)圖像來方便觀察微型齒輪的變形和應(yīng)力承受情況，并制作了變形和應(yīng)力的動(dòng)態(tài)顯示文件，使計(jì)算結(jié)果更加直觀，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：
(1)微型齒輪在外載荷的作用下，其變形越接近齒頂，變形越大，齒頂部分變形最大，齒輪本體變形很小。整個(gè)輪齒的變形對(duì)傳動(dòng)的影響不大。
(2)通過多次反復(fù)計(jì)算，并對(duì)比所得到的結(jié)果，得出B-3.5X10-4m的微型齒輪所能承受的最大載荷約為T=2.2Xe5N.m。
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