ANSYS齿轮接触分析案例.ppt

齿轮的接触分析实例分析问题 一对啮合的齿轮在工作时产生接触 分析其接触的位置 面积和接触力的大小 齿轮的接触分析实例 1 相关系数齿顶直径 24齿底直径 20齿数 10厚度 4密度 7 8E3弹性模量 2 06E11摩擦系数 0 1中心距 44 齿轮的接触分析实例 2 建立模型2 1设定分析作业名和标题 1 从菜单中选择File ChangeJobname 打开 ChangeJobname 命令 修改文件名 自定义新的文件名为 gearscontact 单击 OK 按钮 完成文件名的修改 齿轮的接触分析实例 2 从实用菜单中选择File ChangeDirectory 打开 ChangeDirectory 命令 可以自定义该文件的目标文件夹 单击 确定 按钮 齿轮的接触分析实例 3 从实用菜单中选择File ChangeTitle 打开 ChangeTitle 命令 可以自定义修改文件标题 新的文件标题为 contactanalysisoftwogears 为本实例的标题名 单击 OK 按钮确定 齿轮的接触分析实例 4 从实用菜单中选择Plot Replot命令 自定义的标题 contactanalysisoftwogears 将显示在窗口左下角 5 从主菜单中选择Preference命令 在对话框中选择 Structural 复选框 单击 OK 按钮 齿轮的接触分析实例 2 2定义单元类型 1 从主菜单中选择Preprocessor ElementType Add Edit Delete 打开 ElementType 对话框 单击 Add 2 在下图的列表框中选择 Solid 4node182 单击 OK 齿轮的接触分析实例 3 在下图的ElementTypes对话框中单击 Options 弹出单元选项对话框 对PLANE182单元进行设置 设置完成后点击 OK 然后 Close 齿轮的接触分析实例 2 3定义实常数 1 从主菜单中选择Preprocessor RealConstants Add Edit Delete 打开如下图的 实常数 对话框 点击 Add 设置实常数单元类型 齿轮的接触分析实例 2 在弹出的对话框中点击 OK 弹出如下对话框 点击 OK 在弹出的对话框中将厚度设置为4 设置完毕 点击 OK 齿轮的接触分析实例 设置完毕后 点击 Close 关闭实常数对话框 齿轮的接触分析实例 2 4定义材料属性 1 从主菜单中选择Preprocessor MaterialProps MaterialModels 如下图所示依次双击Structural Linear Elastic Isotropic 齿轮的接触分析实例 在弹出的对话框中设置材料的弹性模量EX 2 06E11 泊松比PRXY 0 3 如下图所示 设置完毕后点击 OK 回到材料属性对话框界面 齿轮的接触分析实例 2 依次双击Structural Density 设置材料密度为7 8E3 完毕点击 OK 退出 齿轮的接触分析实例 3 依次双击Structural FrictionCoefficient 打开材料摩擦系数对话框 如下图 设置摩擦系数为0 1 完毕点击 OK 并退出材料属性设置对话框 齿轮的接触分析实例 2 5建立齿轮面模型 1 将当前坐标系设置为总体柱坐标系 从实用菜单中选择WorkPlane ChangeActivesCSto GlobalCylindrical 2 定义一个关键点 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Create Keypoints InActiveCS b 建立关键点1 如下图 完毕点击 OK 齿轮的接触分析实例 3 定义一个点作为辅助点 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Create Keypoints InActiveCS b 建立辅助点110 如下图 完毕点击 OK 齿轮的接触分析实例 4 偏移工作平面到给定位置 a 从实用菜单中选择WorkPlane OffsetWPto Keypoints b 在ANSYS图形窗口选择110号辅助点 点击 OK 5 旋转工作平面a 从实用菜单中选择WorkPlane OffsetWPbyIncrements b 在 XY YZ ZX ZXAngles 文本框中输入 50 0 0 点击 OK 齿轮的接触分析实例 6 将激活的坐标系设置为工作平面坐标系 WorkPlane ChangeActivesCSto WorkingPlane 7 建立第二个关键点 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Create Keypoints InActiveCS b 建立关键点2 如下图 完毕点击 OK 齿轮的接触分析实例 8 将当前坐标系设置为总体柱坐标系 从实用菜单中选择WorkPlane ChangeActivesCSto GlobalCylindrical 9 建立其余的辅助点 按照与 3 同样的步骤建立其余的辅助点 设置编号一次为120 130 140 150 160 其坐标依次为 16 43 16 46 16 49 16 52 16 55 齿轮的接触分析实例 10 按照步骤 4 将工作平面平移到第二个辅助点 11 旋转工作平面 a 从实用菜单中选择WorkPlane OffsetWPbyIncrements b 在 XY YZ ZX ZXAngles 文本框中输入3 0 0 点击 OK 12 将激活的坐标系设置为工作平面坐标系 WorkPlane ChangeActivesCSto WorkingPlane 13 建立第三个关键点 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Create Keypoints InActiveCS b 建立关键点3 如下图 完毕点击 OK 齿轮的接触分析实例 14 重复以上步骤 建立其余的辅助点和关键点 按照 10 13 步 分别把工作平面平移到编号为130 140 150 160的辅助点 然后旋转工作平面 旋转角度均为3 0 0 再讲工作平面设为当前坐标系 在工作平面中分别建立编号为4 5 6 7的关键点 其坐标依次为 14 513 0 15 351 0 16 189 0 17 027 0 建立完毕后的结果如下图所示 齿轮的接触分析实例 15 建立编号为8 9 10的关键点 a 将当前坐标系设置为总体柱坐标系 从实用菜单中选择WorkPlane ChangeActivesCSto GlobalCylindrical 齿轮的接触分析实例 b 从主菜单选择Preprocessor Modeling Create Keypoints InActiveCS c 建立关键点8 X 24 Y 9 857 完毕点击 Apply d 建立关键点9 X 24 Y 13 完毕点击 Apply g 建立关键点10 X 20 Y 5 完毕点击 OK 建立完毕后的结果如右图所示 齿轮的接触分析实例 16 在柱面坐标系中创建圆弧线 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Create Lines StraightLine b 分别选择关键点10和1 1和2 2和3 3和4 4和5 5和6 6和7 7和8 8和9 完毕点击 OK 17 把齿轮边上的线加起来 使其成为一条线 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Operate Booleans Add Lines b 在图形窗口选择方才建立的齿轮边上的线 在对话框中点击 OK 齿轮的接触分析实例 c ANSYS提示是否删除原来的线 选择 Delete 点击 OK 18 偏移工作平面到总坐标系的原点 WorkPlane OffsetWPto GlobalOrigin 19 将工作平面与总体坐标系对齐 WorkPlane AlignWPwith GlobalCartesian 齿轮的接触分析实例 20 将工作平面旋转13 a 从实用菜单中选择WorkPlane OffsetWPbyIncrements b 在 XY YZ ZXAngles 文本框中输入13 0 0 点击 OK 21 将激活的坐标系设置为工作平面坐标系 WorkPlane ChangeActivesCSto WorkingPlane 22 将所有线沿着X Z面进行镜像 在Y方向 a 从主菜单中选择Preprocessor Modeling Reflect Lines b 在对话框中选 PickAll c 在弹出的对话框选择X Z面 在增量中输入1000单击 OK 选择 Copied 如下图 镜像结果 齿轮的接触分析实例 齿轮的接触分析实例 23 把齿顶上的两条线粘起来 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Operate Booleans Glue Lines b 选择齿顶上的两条线 点击 OK 24 把齿顶上的两条线加起来 成为一条线 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Operate Booleans Add Lines b 选择齿顶上的两条线 点击 OK 25 在柱坐标系下复制线 a 将当前坐标系设置为总体柱坐标系 从实用菜单中选择WorkPlane ChangeActivesCSto GlobalCylindrical 齿轮的接触分析实例 b 从主菜单选择Preprocessor Modeling Copy Lines c 点击 PickAll d 在弹出的提示框中按下图输入 点击 OK Fitview 齿轮的接触分析实例 26 把齿底上的所有线粘起来 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Operate Booleans Glue Lines b 分别选择齿底上的两条线 点击 OK 27 把齿顶上的两条线加起来 成为一条线 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Operate Booleans Add Lines b 分别选择齿底上的两条线 点击 OK c 把齿底上的所有线加起来 28 把所有线粘起来 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Operate Booleans Glue Lines 齿轮的接触分析实例 b 点击 PickAll 结果如下图 齿轮的接触分析实例 29 用当前定义的所有线生成一个面 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary ByLines b 选取所有的线 点击 OK 结果如下图 齿轮的接触分析实例 30 创建圆面 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Create Areas Circle SolidCircle b X 0 Y 0 Radius 8 点击 OK 齿轮的接触分析实例 31 从齿轮面中减去圆面 a 从主菜单选择Preprocessor Modeling Operate Booleans Subtract Areas b 选择齿轮面作为布尔减的母体 单击 Apply 选择刚才建立的圆面作为布尔减的对象 单击 OK 如下图所示 齿轮的接触分析实例 32 在直角坐标系下复制面 a 将当前坐标系设置为总直角坐标系 从实用菜单中选择WorkPlane ChangeActivesCSto GlobalCartesian b 从主菜单中选择Preprocessor Modeling Copy Areas c 点击 PickAll 出现如下对话框 在复制数量中填2 DX 44 如下图所示 齿轮的接触分析实例 复制所得结果如下图所示 齿轮的接触分析实例 33 创建局部坐标系 a 从实用菜单中选择WorkPlane LocalCoordinateSystems CreateLocalCS AtSpecifiedLoc b 在 GlobalCartesian 文本框中输入44 0 0 点击 OK 如右上图所示 c 在 CreateLocalCSAtSpecifiedLocation 中第一行输入11 第二行选择 Cylindrical1 第三行输入44 0 0 点击 OK 如右下图所示 齿轮的接触分析实例 34 将当前坐标系设置为局部坐标系 a 从实用菜单中选择WorkPlane ChangeActivesCSto SpecifiedCoordSys b 在文本框中输入11 如下图 点击 OK 35 在局部坐标系下复制面 a 从主菜单中选择Preprocessor Modeling Copy Areas b 选择生成的第二个面 点击 OK 齿轮的接触分析实例 c ANSYS会提示复制的数量和偏移的坐标 数量为2 Y偏移量为 8 9 点击 OK 如右上图所示 这样产生了第三个面 如右下图所示 齿轮的接触分析实例 36 删除第二个面 a 从主菜单中选择Preprocessor Modeling Delete AreaandBelow b 选择第二个面 生成的结果如下图 齿轮的接触分析实例 2 6对齿面划分网格 1 从主菜单中选择Preprocessor Meshing MeshTool 2 选择 Mesh 域中的 Areas 点击 Mesh 如右图所示 弹出面选择对话框 要求选择要划分的面 点击 PickAll 齿轮的接触分析实例 c 划分网格完毕 划分结果如上图所示 齿轮的接触分析实例 2 7定义接触对 1 从应用菜单中选择Select Entities 在类型下拉列表中选 Lines 点击 Apply 如下左图所示 2 打开先选择对话框 选择一个齿轮上可能与另一个齿轮相接触的线 点击 OK 如下右图所示 齿轮的接触分析实例 3 在实体选择对话框中选择 Nodes 在选择方式中选择 Attachedto 在单选列表中选择 Lines all 如下图所示 4 从实用菜单中选择Select Como Assembly CreateComponent 在 Componentname 文本框中输入 node1 点击 OK 如下图所示 齿轮的接触分析实例 5 从实用菜单中选择Select Everything 6 在实体选择对话框中在类型下拉列表中选 Lines 选择方式选 ByNum Pick 点击 Apply 弹出线选择对话框 选择另一个齿轮上可能与前一个齿轮相接触的线 点击 OK 7 在实体选择对话框中选择 Nodes 在选择方式中选择 Attachedto 在单选列表中选择 Lines all 8 从实用菜单中选择Select Como Assembly CreateComponent 在 Componentname 文本框中输入 node2 点击 OK 9 从实用菜单中选择Select Everything 齿轮的接触分析实例 10 点击工具栏中的 接触定义向导 按钮 最后一项 如下图所示 11 ANSYS会打开如下对话框 12 选择工具条中的第一项 会打开下一步操作向导 在对话框中选择 NODE2 并点击 Next 如下图所示 齿轮的接触分析实例 13 在对话框选取 NODE1 点击 NEXT 后 出现如下图所示对话框 齿轮的接触分析实例 14 点击 Create 显示建立接触对的结果 齿轮的接触分析实例 3 定义边界条件并求解3 1施加位移边界 1 将当前坐标系设置为总体柱坐标系 从实用菜单中选择WorkPlane ChangeActivesCSto GlobalCylindrical 2 从主菜单中选择Preprocessor Modeling Move Modify RotateNodeCS ToActiveCS 打开节点选择的对话框 要求选择欲旋转的坐标系的节点 3 选择第一个齿轮内径上所有节点 a 点击 PickAll 节点的节点坐标系都将被旋转到当前激活的总体坐标系下 b 从实用菜单中选择Select Entities 弹出实体选择对话框 齿轮的接触分析实例 按照左图所示选择第一个齿轮内径上所有的节点 4 从主菜单中选择Solution DefineLoads Apply Structural Displacement onNodes 代开节点选择对话框 要求选择欲施加位移约束的节点 5 选择第一个齿轮内径上所有节点 点击 PickAll 打开在节点上施加位移约束对话框 如下图所示 选择 UX 方向 即施加径向位移约束 点击 OK 齿轮的接触分析实例 3 2施加第一个齿轮位移载荷及第二个齿轮的位移边界条件求解 1 从主菜单中选择Solution DefineLoads Apply Structural Displacement onNodes 打开节点选择对话框 选择第一个齿轮内径上所有节点 点击 PickAll 打开在节点上施加位移约束对话框 按照下图所示 在 UY 周向上施加位移约束 0 2 点击 OK 齿轮的接触分析实例 2 从实用菜单中选择Select Everything 3 从实用菜单中选择WorkPlane ChangeActivesCSto SpecifiedCoordSys 在弹出的对话框中坐标编号中填11 如下图所示 点击 OK 4 从实用菜单中选择Select Entities 弹出实体选择对话框 按照下图所示选择第二个齿轮内径上所有节点 齿轮的接触分析实例 5 从主菜单中选择Solution DefineLoads Apply Structural Displacement onNodes 打开节点选择对