ANSYS13.0齿轮建模

1、问题描述： 建立一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合模型，两齿轮的尺寸一样，结构参数为模数 m=6mm，齿数 Z=28,齿宽 B=14mm= 操作步骤： 采用自底向上方式建模的操作步骤如下。 1. 定义工作文件名和工作标题 1）指定工作目录。打开 ANSYS Product Launcher 在 Simulation Environmen中选 ANSYS，在 License中选 ANSYS LS-DYNA，在 Working Directory 中指定工作 目录，单击Run按钮，打开ANSYS。 2）定义工作文件名。执行Utility Menu File Change Jobnam命令，在弹出的对 话

2、框中输入“ GEAR3-14”并选择【Yes】复选框，单击 匚“丨按钮。 3）定义工作标题。执行Utility Menu File Change Title命令，在弹出的对话框中 输入“The GEAR3-14 Mode”，单击按钮。 4）重新显示。执行 Utility Menu Plot Replot命令。 2. 显示工作平面 1）显示工作平面。执行 Utility Menu WorkPlane Display Working Plane命 令。 2）关闭三角坐标符号。执行 Utility Menu PlotCtrls Window Controls Window Options命令，弹出一

3、个对话框，在【Location of triadl下拉列表框中选择 “Not Shown选项，单击一竺一按钮。 3）打开【Offset WF】工具栏。执行 Utility Menu WorkPlane Offset WP by In creme nts 命令。 3. 生成齿面 1）在当前坐标系下生成关键点。执行 Ma in Me nu Preprocessor Modeli ng Create Keypoints In Active CS令，弹出【Create Keypoints in Active Coordinate Systenr】对话框。在【Keypoint numbe】和【Locat

4、ion in active CS文本框中分别输 入关键点的编号“ T及关键点的“ X ”、“丫”和“ Z”坐标值“ 5.428, 76.803, 0”。单击 沁按钮，生成第一个关键点，重复上述操作，依次输入“ 5.534, 77.803, 0”、“ 5.595, 79.303, 0”、“ 5.411，80.82, 0”、“ 5.110, 82342, 0”、“ 4.694, 83869, 0”、“ 4.208, 85.396, 0”、“ 3.623, 86.92, 0”、 AN 隔T -! 2010 11:36:05 PL7T g 1 “2928, 88.450, 0”、“2.214, 89.

5、972, 0” 和 “0, 90.00, 0” 共 11 个关键点的 编号及坐标值，最后生成结果如图1-1所示。 porns TVEE NLM 11jo 论Model 图1-1生成的点的结果 2）生成样条曲线。执行 Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines Spli nes Spl ine thru KP命令，弹出一个拾取框。依关键点的排列顺序拾取关键点1 10,单击一一按钮，生成一条曲线，即齿轮的轮齿外轮廓线。 3）镜像生成另一边的轮廓线。执行 Main Menu Preprocessor Modeling Reflect Lines命令，弹出

6、一个拾取框。拾取样条线，单击”丨按钮，弹出如图1-2 所示的【Reflect Lined对话框。单击一一按钮，生成结果如图1-3所示。 Reflect Lines LSYMM Reflect Line? Ncomp Plane of symrnetry pT tiarr ti wnnarmair rran rrwti 11 im-i| ( p Preprocessor Modeling Create Li nes Arcs Through 3 KF命令，弹出一个拾取框。按顺序依次拾 取编号为13、10、11的关键点，单击 L_l按钮。 5）输入参数。执行 Utility Menu Parame

7、ters Scalar Paramet命令，弹出 【Scalar Parametels对话框。在【Selectiori 文本框中输入“ a = 360/28 , 单击按钮；单击匹按钮， 6）生成一个圆环面。执行 Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Circle Partial Annulus命令，弹出【Part Annular Circ Area 对话框。如图 1- 4输入数据，生成结果如图1-5所示。 八 Part Annvilar Circ Area B Pick Unpick WP K= V= Global K = V = Z = W

8、P X WF Y 65 Thet a-1 90-/2 ftad-2 ? Theta-2 90-a/2 OK flpply Keet C-ance 1| Help 图 1-4Part Annular Circ Area 对话框 r17irE NUt-1 AN tKY 26 2010 15:06:06 PLOT NO. 1 GEKR3-14 htodel 图1-5生成圆环面的结果 7) 生成圆。执行 Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines Arcs Full Circle,弹出一个拾取框。如图1-6【Full Circle中输入“ 0, 0, 0”

9、，单 击伫丨按钮。弹出如图1-7 Note提示框，单击 曲 按钮。在如图 1-8 Full Circle中输入“70”，单击肚丨按钮，生成的结果如图1-9所 示。 A Mote Pick more points ar Cancel ! Close j Emii im ji ui iiaiibjii 图1-7 Note提示框 图1-6【Full Circle拾取框 F Full Circle 图1-8【Full Circle拾取框 图1-9生成的圆 8）分割圆环面。执行 M ain Menu Preprocessor Modeling Operate Boolea ns Divide Area

10、By Li ne命令，弹出一个拾取框。拾取圆环面，单击 _2L_I按钮。又弹出一个拾取框，拾取整个圆，单击丄按钮。生成 如图1-10的结果。 luiel : -i AN MAY 26 L6:52:4T fitt g i 论Mode 图1-10分割圆环面生成的结果 9）由关键点生成面。执行 M ain Menu Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KP命令，弹出一个拾取框。依次拾取编 号为1、10、13、12的关键点，单击丄一1按钮。 10）面相加操作。执行 M ain Menu Preprocessor Modeling O

11、perate Booleans Add Areas命令，弹出一个拾取框。拾取上面两个面，生成的结果如图1-11。 The GEAF13-14 Medel AN MrtY 2F PIJ 17:10:55 g 1 图1-11面相加后生成的结果 10）齿根倒圆角。执行 M ain Menu Preprocessor Modeling Create Lines Line Fillet命令，弹出一个拾取框。拾取齿根圆和齿面渐开线，单击 EiI按钮。弹出 一个【Line Fillet对话框，如图1-12输入数据。 图1-12【Line Fillet 对话框 11) 由关键线生成面。执行 Main Menu

12、 Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines命令，弹出一个拾取框。拾取齿根圆 和齿面渐开线，以及生成的圆角线，单击用丨按钮。 12) 面相加操作。执行 M ain Menu Preprocessor Modeling Operate Boolea ns Add Areas 命令，弹出一个拾取框。拾取齿面以及 13) 改变当前坐标系为柱坐标系。执行Utility Menu WorkPlane Change Active CS to Global Cyli ndrical 命令。 14) 复制生成整个齿圈。执行 Ma in Me nu

13、 Preprocessor Modeli ng Copy Areas命令，弹出一个拾取框。单击-|按钮，弹出如图1-14所 示的【Copy Areas】对话框，在【Number of copies】文本框中输入复制生成的 个数28，在【Y-offset in active CS 】文本框中输入角度“ a”。单击 按钮，生成结果如图1-15所示 OK 图1-14【Copy Areas对话框 TYPE LJU4 AN 陝丫 2- :DID 14:19:29 PLOT 盹 1 The GEAF-14 Model 图1-15 复制生成的整个齿圈 15）改变当前坐标系为直角坐标系。执行Utility M

14、enu WorkPlane Change Active CS to Global Cartesia n命令。 16）复制并平移生成另一个齿轮。执行 Ma in Menu Preprocessor Modeling Copy Areas 命令，弹出一个拾取框。单击！ I按钮，弹出 如图1-14所示的【Copy Areas对话框，在【Number of copies】文本框中输 入复制生成的个数2,在【X-offset in active CS】文本框中输入距离 “ 168。单击丨按钮，生成结果如图1-16所示。 AN TYFE H FRY 27 2010 14:42：: 50 fWT NO. 图

15、1-16复制产生的另一个齿轮 17）改变当前坐标系为柱坐标系。执行Utility Menu WorkPlane Change Active CS to Global Cyli ndrical命令。 18）旋转齿轮，使两齿轮啮合。执行 Main Menu Preprocessor Modeling Move/Modify Areas Areas 命令，弹出一个拾取框。拾取左边的整个齿圈， 单击 _按钮。弹出如图1-17所示的【Move Areas】对话框，在【Y- offset in active CS 】文本框中输入角度“ a/2 ” ,单击小丨按钮.。生成的 结果如图1-18所示。 Move

16、 Areas AGEN Move Areas DXiri active CS DVV-offset in a Preprocessor Modeli ng Delete Area and Below命令，弹出一个拾取框。每个齿留下啮合的三个齿，单击 _巴 钮。生成的结果如图1-19所示。 图1-19 简化后的模型 2）面相加操作。执行 M ain Menu Preprocessor Modeling Operate Booleans Add Areas命令，弹出一个拾取框。分别拾取齿面和齿圈，生成 的结果如图1-20所示。 1T.H AN nfvt r.7 ?dio 16:32:49 PLOT

17、 NO* 1 护 GHAF.3-1 4 图1-20面相加后生成的模型 3）拉伸生成体模型。执行 M ain Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude Areas Alo ng Normal 命令，弹出一个拾取框。选取一个面积，单 击一-一按钮，弹出【Extrude Area along Normal】对话框，如图1-21在 【Dist Len gth of extrusio n 】文本框中输入拉伸的厚度14，生成的结果如 图1-22所示 A. Extrude Area Jong Normal VOFFSF Extruder Area along No

18、rnndl MAREA Ares tQ bu Ktrudd DIST Length of ejctrusion K1NC keypoint Increment Cancel 图 1-21Extrude Area along Normal 】对话框 AN 冋 27 2010 16:49:00 PLOT NO, 1 图1-22拉伸厚生成的模型 4）把拉伸后的模型粘连在一起。执行 Main Menu Preprocessor Modeling Operate Glue Volumes命令，弹出一个拾取框。分别拾取各个齿轮的齿面和 齿圈，将他们站连在一起。 5）缩放模型。考虑到ANSY中的单位制，决定

19、把模型的单位变为米制，现在需要把 模型缩小 1000倍。执行 M ain Menu Preprocessor Modeling Operate TSicV All Scale Volumes命令，弹出一个拾取框。单击按钮，弹出【Scale Volumes】对话框，如图1-23所示。在【RX,RY,RZ Scale factors -】文本框 中分别输入“ 0.001 ” , “0.001 ” , “0.001 ”，在【IMOVE Existing areas will be】复选框中选“ Moved ,单击一一按钮。 图1-23【Scale Volumes】对话框 5. 设置参数 1）选择单元

20、类型。执行 Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 命令，弹出【Element Type】对话框。单击一一按钮，弹 出【Library of Element Type 】对话框，分别选择“ LS-DYNA Explicit ”和 “ 3D Solid 164 ”选项，单击_按钮。单击 一按钮，完成单元类 型的设置。 2）设置材料的参数。执行 Ma in Menu Preprocessor Material Props Material Models 命令，弹出【Define Material Model Behavior 】对话框

21、。分 别选择“ LS-DYNA、“ Li near ”、“ Elastic ”和“ Isotropic ” ,弹出 【Lin ear Isotropic Properties for Material Number 1】对话框，在 【DEN】文本框中输入“ 7830”，在【EX文本框中输入“ 2.1e11 ”，在 【NUXY文本框中输入“ 0.28 ”。单击二_按钮，生成材料1的参数。 在【Define Material Model Behavior】对话框中，执行 Eidt Copy,弹出 OK I 【Copy Material Model】对话框。单击按钮，生成材料2的参数。 在【Defi

22、ne Material Model Behavior 】对话框中，执行 Material New Model,弹出【Define Material ID】对话框，单击I按钮。分别选择 “LS-DYN”、“ Rigid Material ” ,弹出【Rigid Properties for Material Number別对话框。在【DENS文本框中输入“ 7830,在【EXI文本框中输入 “2.1e11”，在【NUXY 文本框中输入“ 0.28”。在【Translational Constraint Parameter 】复选框中选“ All disps. ” ,在【Rotatianal Constraint Parameter 】复选框中选“ X and Y rotate ”。单击按 钮，生成材料3的参数。 在【Define Material Model Behavior 】对话框中，执行 Eidt Copy,弹出 【Copy Material Model】对话框。单击I按钮.，生成材料4的参数。 关闭【Defi ne Material Model Behavior】对话框，完成参数设置。 6. 划分网格 1）设定各部分的材料号。执行 Main Menu Preproc