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1、基于基于ANSYSANSYS的齒輪仿真分析的齒輪仿真分析目錄1概述2建模3分析4求解5結(jié)果分析2011.12概述1、主要工作本文主要在ANSYS中建立了齒輪模型的。并且對齒輪應(yīng)力進行分析，通過與理論分析的比較，驗證了ANSYS在齒輪計算中的準確性和有效性。經(jīng)過應(yīng)力分析，證實這種建模方法比較準確。此外，由于齒輪的溫度分布和變化是計算齒輪熱變形和判斷齒輪是否膠合的主要依據(jù)，因此對齒輪的溫度場也進行了分析。2011.122、主要工作流程創(chuàng)建齒輪模型定義材料屬性，單元類型選擇網(wǎng)格類型，劃分網(wǎng)格定義邊界條件，加載定義求解選項和載荷步求解后置處理2011.121、齒輪模型建立1、1漸開
2、線方程幾何模型的精度對分析的精確至關(guān)重要。包括ANSYS在內(nèi)的很多軟件，都沒有提供直接生成漸開線齒輪齒廓模型的功能。可以通過關(guān)鍵點坐標來完成齒輪的輪廓模型。建立漸開線齒廓線坐標方程：由上面兩式可以計算出齒輪的輪廓關(guān)鍵點。2011.121、2求解關(guān)鍵點根據(jù)齒輪參數(shù)求出關(guān)鍵點坐標：模數(shù)m=6,齒數(shù)z=28,代入公式求得，間隔一定的角度，可以得到關(guān)鍵點坐標為：X1=5.428,Y1=76.307X7=4.208,Y7=85.396X2=5.534,Y2=77.803X8=3.623,Y8=86.920X3=5.595,Y3=79.303X9=2.928,Y9=88.450X4=5
3、.411,Y4=80.820X10=2.214,Y10=89.972X5=5.110,Y5=82.342X11=0.000,Y10=90.00X6=4.694,Y6=83.869應(yīng)用上面求得的關(guān)鍵點，通過ANSYS樣條曲線功能，建立輪廓曲線，通過鏡像命令生成完整的單個齒輪，然后將生成的輪齒在柱坐標下沿圓周復(fù)制陣列，再將生成的齒圈和齒面進行布爾加運算，生成完整的齒面；運用拉伸命令生成完整的齒輪實體，最后在中心孔開鍵槽。2011.121、3關(guān)鍵點和漸開線通過鏡像操作(Main>Preprocessor>Modeling>Reflect>Lines)齒根過渡曲線進行鏡像生成完整的
4、漸開線。關(guān)鍵點的建立：輪廓線建立：1POINTSDEC112011TYPENUM16:08:2111109876543212011.121、4齒輪三維模型通過陣列操作（Main_Preprocessor_Modeling_Copy_Lines）1和布爾運算得到齒輪三維模型。2011.122、定義單元類型下面主要是對齒輪進行力和熱的分析，查看輪齒在5min之內(nèi)應(yīng)力、溫度及應(yīng)變情況，屬于瞬態(tài)分析。2、1單元類型選擇：單元類型決定了單元的：自由度數(shù)，又代表了分析領(lǐng)域—結(jié)構(gòu)、熱、磁場、電場。由于分析是力和熱的耦合場，耦合單元ScalarTet98可以做不同場間的耦合分析所以選擇Co
5、upledfield-ScalarTet98，此類單元可以進行溫度場和結(jié)構(gòu)場的分析。設(shè)定單元尺寸的大?。涸O(shè)置單元邊長0.008(MainMenu—Preprocessor—ElementType—Add)2、2定義材料屬性：實體模型只代表物體的幾何模型，還需要定義材料屬性。由于是瞬態(tài)動力學(xué)分析，必須定義材料的密度和彈性模量。其中包括材料熱性能。鋼彈性模量：206GPa密度：7800kg/泊松比：0.3屈服強度：1.40GPa切變模量：20.6GPa熱導(dǎo)率66.6W/(m·℃)線脹系數(shù)：1.06E-5比熱容：460J/(kg·℃)2011.12(MainMenu—Prepro
6、cessor—MaterialProps—MaterialModels—DefineMaterialModelsBehavior)材料模型：Thermal(熱)Density(密度)2、3網(wǎng)格劃分采用自由網(wǎng)格劃分,自由網(wǎng)格對于單元形狀無限制,映射網(wǎng)格對包含的單元形狀有限制，而且必須滿足特定的規(guī)則。網(wǎng)格劃分的精度決定有限元計算的好壞,網(wǎng)格越細，精度越高，滑動碼設(shè)置為7.(MainMenu—Preprocessor1—Mesh—Volumes—Free—PickeAll)2011.122、4定義分析類型分析類型：瞬態(tài)分析,齒輪轉(zhuǎn)動過程中加載也是漸進的過程。瞬態(tài)分析定義材料的熱性
7、能時要定義導(dǎo)熱系數(shù)，密度及比熱。它是確定隨時間變化的載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。輸入作為時間函數(shù)的載荷,輸出隨時間變化的導(dǎo)出量。(MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis>Transient)2、5施加約束面上加載位移約束，中心孔面的所有位移約束為0，在結(jié)構(gòu)分析中約束被指為位移和對稱邊界條件。中心孔面上施加位移約束，限制三個方向的移動約束。在workplane中定義柱面坐標系,約束軸向和徑向的自由度。1(MainMenu_Solution_DefinLoads_Apply_St
