面临的挑战：

来自海克斯康的解决方案：

a)模拟仿真软件

根据齿轮齿条的工作条件，部件之间的接触分析，传动分析以及疲劳分析，是齿轮零部件常见的模拟仿真分析。

在设计齿轮齿条时，设计师必须定义其接触问题以计算齿轮齿条传力，只有计算出准确的传力，才有可能计算出精准的机械效率以及做进一步的结构分析和疲劳分析。我们可以用到Adams将齿轮齿条作为系统动力仿真的一部分，精准、快速建模，计算分析得到传动力大小。同时也可以用Marc软件做齿顶、齿根的应力、应变及变形分析，得到准确的结构分析结果。

•接触分析模块

本软件可实现多种场景的分析，比如非线性结构分析、失效和破坏分析、传热过程分析、多物理场耦合分析和热烧蚀分析。其中接触分析功能是非线性结构分析中的一个典型应用。

Marc在同类软件中具有最强的接触分析能力。对于基本的接触状态，提供基于直接约束的接触算法，可自动分析变形体之间，变形体与刚体以及变形体自身的接触。新的Segment-to-Segment的接触形式，使得两接触体在接触部位的应力分布变得非常连续。Marc支持不同单元类型间的接触分析。还具有传统的间隙摩擦单元模式，也可以用非线性弹簧单元来模拟非线性支撑边界。

Marc还可以处理较大过盈量以及过盈量不均匀分布的装配体接触问题，即可用于分析初始导入的CAD模型存在过盈的情况，也可以在初始无过盈的模型中直接指定物体间的过盈量，从而模拟对应的装配关系和初应力的影响。

对于齿轮齿条的接触分析，通过模拟仿真可以得到齿轮齿条在不同载荷、不同装配位置以及采用不同材料情况下的接触应力与变形，同时Marc软件还可以模拟齿轮齿条接触表面在多次承受接触、摩擦载荷产生的磨损。

接触分析计算

•传动分析模块

Adams中Adams Machinery Gear模块支持齿轮齿条建模。Adams Machinery Gear为齿轮齿条提供一种快速处理方法，方便工程师对齿轮齿条快速建模，从而帮助计算传力。

传统的齿轮设计考虑静特性比较多，从系统工程和可靠性要求出发，不足以满足现代设计的要求，必须对其动特性进行分析，即对齿轮系统动力学进行准确计算和评估。一般齿轮动力学计算方法基本是将齿轮作为刚体处理，虽然计算速度可以保证，但计算精度总是差强人意。反过来，如果单纯利用有限元方法计算，精度可以达到要求，但计算速度又成为设计过程短板。如何均衡齿轮系统动力学计算中速度和精度要求，对计算工具提出了很高的要求。Adams GearAT正是一款实现了速度和精度完美平衡的高保真齿轮系统动力学仿真工具。

基于这套仿真工具，用户可以结合静态和动态的分析方法，完成传动系统的仿真分析。设计人员可以设计出性能最优的传动系统，利用Adams GearAT与Nastran的无缝集成功能，便捷地处理柔性齿轮，实现刚柔耦合仿真分析，观察相关动态效果。比如分析齿轮啮合的同时，还可以同步接收并考虑齿轮和轴承上的位移，变形和应力的信息。

齿轮齿条建模

•疲劳分析模块

一些受力复杂的大型构件或关键机械部件往往要进行可靠性分析,从有限元的角度分析可以使计算结果更加准确,若再采用有限元软件进行辅助分析 ,就会令计算工作量大大降低 。利用Nastran软件和有限元分析方法，对齿轮齿条进行可靠性分析,计算结果能精确反映受力零件应力集中部位及各部位的应力值。通过工作应力值与材料许用应力值的比较，对零件结构进行改进,有效降低应力集中,提高零件的可靠性[1]。

MSC Nastran嵌入疲劳是基于 CAE预测疲劳的全新方法，首次将疲劳分析为有限元解算过程的一部分，而不是作为后处理。改进了目前繁重而耗时的疲劳求解过程。由于大幅减少了各种疲劳计算文件的数量，从而大大缩短了总计算时间，Nastran嵌入疲劳彻底改变了当前的疲劳计算模式。 借助嵌入Nastran的疲劳（NEF）软件，不再需要庞大的应力（中间）文件。由此无需传输应力文件，大大降低了对 CPU（内存）的需求，真正实现了在内存中进行疲劳计算，使疲劳计算成为可能。

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