齿轮齿条动态啮合及传动分析的SPH数值算法研究

摘要

针对现有光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法在对齿轮齿条等具有复杂边界的机构进行动态啮合及传动过程分析的不足,基于齿轮齿条啮合及传动特点进行了改进.通过改进其相互作用力,提出了一种适用于复杂边界动态啮合及传动分析的SPH计算方法,并编程实现了相应的SPH程序.采用该SPH算法对一个简化的齿轮齿条啮合及传动算例进行了分析,得到了不同时刻齿轮齿条位置、速度变化及应力分布等信息,揭示了齿轮齿条机构发生齿面点蚀及齿根破坏的力学原理,并与有限元方法对比验证了方法的可行性.该研究提出的SPH方法可广泛应用于齿轮、齿条、轴承等具有复杂动态接触边界的机构的强度评价和优化分析,为该领域的数值分析提供了一种新的思路,同时也推动了SPH在该领域内的进一步发展.