AGMA 2000FTM12-2000
ギア歯の応力および張力解析における有限要素の代替としての有限ストリップ法

規格番号

AGMA 2000FTM12-2000

制定年

2000

出版団体

American Gear Manufacturers Association

範囲

歯の剛性の知識は、噛み合うギアの歯間の荷重分担を計算する際の基礎であり、接触応力と曲げ応力の正確な評価につながります。 歯の形状の複雑さによってさらに悪化するこの問題を解決するために、過去にいくつかの剛性および応力の解析モデルが提示されてきました [I、2、3、4、51]。 平歯車およびはすば歯車の歯の場合、歯の形状が長さ方向に一定のままであるため、解析モデルを使用すると合理的な一致が得られます。 スパイラルベベルギアおよびハイポイドギアの歯では、歯が湾曲して円錐上に巻かれており、歯の厚さと高さが歯の歯幅に沿って変化します。 これまでのところ、許容できる結果が得られるのは有限要素法 (FEM) だけです。 この論文では、FEM および解析定式化に代わる有限ストリップ法 (FSM) を紹介します。 これは、準備時間と解析時間を短縮して信頼性の高い結果を得ることができ、歯車の歯形状シミュレーション ソフトウェアに統合できます。 Cheung 161 と、独立して Powell と Ogden [7] は、FEM の特別なケースと考えることができる FSM を導入しました。 有限ストリップは、1 つの単純な多項式関数に基づいたプレート解析用の 2 次元要素です。 方向と、他の方向の連続微分可能な滑らかな級数です。 Mawenya と Davies [8] は、FSM を厚いプレート、薄いプレート、サンドイッチ プレートに適用できるようにするための横せん断効果を組み込みました。 Cheung、Fan、Wu によって導入された 3 次 B スプラインの使用 [9] により、C2 連続性が保証され、その局所特性によりさまざまな境界条件が可能になります。 長手方向に厚みが変化する FSM 薄板は、Uko と Cusens によって処理されました [IO]。 FSM による歯車の歯の解析は、一方向または双方向の厚さの変化と一定または一定でない深さを示す厚板と見なされ、この論文の焦点です。 FSM の適用を薄いプレートから厚いプレートまで拡張するために、Mindlin の理論がこの論文で示されている FSM の変形で使用されています [II]。 クランプフリーの場合の FEM のたわみと応力の結果は、FSM によって得られたものと比較され、良好な一致を示しています。