隨著現代工業中齒輪傳動向著高速、重載方向發展，傳統齒輪已經不能適應某些特殊場合的使用，于是不斷有新型齒輪被提出。2012年，李海翔等人提出了一種具有新型齒廓的“S”形齒輪，并做了力學特性分析。“S”形齒輪作為一種具有新型齒廓的齒輪，目前對其所作的研究甚少，針對此種情形，杭州那泰有限元分析公司采用了一種基于Pro/E的“S”形齒輪的參數化設計方法，快速建立“S”形齒輪模型�；�于“S”形齒輪的齒廓曲線方程，結合三維參數化建模軟件Pro/E自身提供的笛卡爾坐標方程曲線以及實體化特征操作，構建“S”形齒輪的三維參數化模型。同時，為克服不同軟件之間數據交換間的局限性，提高有限元分析效率，直接利用Pro/E軟件集成的有限元分析模塊對其進行結構分析。然后，將“S”形齒輪與傳統漸開線齒輪進行接觸應力對比研究，以期為設計和使用提供參考。
      新型的“S”形齒輪綜合了傳統漸開線齒輪和雙圓弧齒輪的特點，其齒廓由兩凹凸相對的圓弧和中間連接圓弧的一段漸開線組合而成，形成“S”形狀。研究的“S”形齒輪的基本參數如表1所示。“S”形齒輪由于曲面復雜難以用常規二維視圖表達，在“S”形齒輪齒廓曲線方程的基礎上，借助三維造型軟件Pro/E5.0進行參數化設計，編寫曲線程序驅動生成曲線。
      （1）建立凹圓弧部分方程
      新建.prt文件，打開Pro/E三維繪圖軟件，新建→零件→實體，建立文件。
      繪制廓面曲線，曲線→從方程→完成，此時彈出【菜單管理器】，并提示選取坐標，點取桌面上的坐標后，再在【菜單管理器】中選取【笛卡爾】，然后在彈出的記事本中輸入繪圖程序。
      （2）建立凸圓弧部分方程
      方法步驟與凹圓弧部分曲線一樣，在笛卡爾坐標系中輸入部分凸圓弧參數方程程序。
      （3）建立漸開線部分方程
      同理，在笛卡爾坐標系中輸入部分漸開線參數方程。
      利用Pro/E5.0強大的曲面造型功能，通過編寫曲線程序驅動生成的曲線生成“S”形齒輪的工作曲面，再利用掃描混合命令實體化，最后通過陣列命令生成“S”形齒輪，如圖1所示。建立后的齒輪模型已經參數化，通過更改基本參數，可以快速生成需要的“S”形齒輪。
      采用Pro/E5.0集成的有限元模塊Pro/MECHANI-CA對“S”形齒輪進行力學特性分析。Pro/MECHAN-ICA環境下可以創建模型、分析模型、并優化模型，該種模式下面又包含軟件自帶模式和FEM（Finite Ele-mentMode）。在此主要是利用自帶模式完成“S”形齒輪的輪廓的靜態分析、模態分析和失穩分析。
      根據圣維南定理，由于載荷在輪體徑向的影響范圍大致為一個齒高2m~3m(m為輪齒的模數) ，周向的影響范圍約為三個齒，在超出這個范圍后，應力就變得很小，對兩側齒之間各節點位移的影響非常小。因此，取相鄰齒廓的中線作為零位移邊界，采用Pro/E5.0集成的有限元模塊Pro/MECHANICA的自帶模式劃分網格。為了更好地研究“S”形齒輪的分析結果，需同時完成漸開線齒輪的分析并進行對比。為使結果具有可比性，取“S”形齒輪、漸開線斜齒輪大齒輪和小齒輪齒數分別為30和8，齒厚、齒寬以及外載荷均相同。由于現階段對傳統漸開線齒輪的分析研究已比較成熟，漸開線齒輪的建模過程略。

                                                                                專業從事有限元分析公司│有限元分析│CAE分析│FEA分析│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                      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.yw15777.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！