ANSYS齿轮接触分析案例加强.ppt

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1、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。（加强版）,齿轮的接触分析实例,1.相关系数齿数：28模数：2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FileChange Jobname，打开“Change Jobname”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FileChange Directory,打开“Change Direc

2、tory”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FileChange Title，打开“Change Title”命令，可以自定义修改文件标题。新的文件标题为“contact analysis of two gears”，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PlotReplot命令，自定义的标题”contact analysis of two gears”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

3、轮的接触分析实例,2.2 定义单元类型（1）从主菜单中选择PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,打开“Element Type”对话框，单击【Add】。（2）在下图的列表框中选择“Solid”,“4node 182”,单击【OK】。,齿轮的接触分析实例,(3)在下图的Element Types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PreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/Dele

4、te，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PreprocessorMaterial PropsMaterial Models，如下图所示依次双击StructuralLinearElasticIsotropic。,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

5、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StructuralDensity，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StructuralFriction Coefficient，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。,齿轮绘制,用caxa绘制齿轮方便快捷,绘制完成保存成iges类型文件,插入图片,从实用菜单中选择fileimprotgies，点击【OK】，选择事先画好的图片点【OK】,齿轮的接触分析实例,（29）用当前

6、定义的所有线生成一个面。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateAreas ArbitraryBy Lines。b.选取所有的线，点击【OK】，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PreprocessorMeshingMeshTool。（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【Pick All】。,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SelectEntities，在类型

7、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“Attached to”,在单选列表中选择“Lines,all”。如下图所示：（4）从实用菜单中选择SelectComo/AssemblyCreate Component，在“Component name”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SelectEverything。（6）在实体选择对话框

8、中在类型下拉列表中选“Lines”,选择方式选“By Num/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“Attached to”,在单选列表中选择“Lines,all”。（8）从实用菜单中选择SelectComo/AssemblyCreate Component，在“Component name”文本框中输入”node2”,点击【OK】。（9）从实用菜单中选择SelectEverything。,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）

9、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WorkPlaneChange Actives CS toGlobal Cylindrical。（2）从主菜单中选择PreprocessorMod

10、elingMove/ModifyRotate Node CSTo Active CS，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【Pick All】,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SelectEntities，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SolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementon Nodes，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

11、有节点，点击【Pick All】，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SolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementon Nodes，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【Pick All】,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SelectEverything。（3

12、）从实用菜单中选择WorkPlaneChange Actives CS toSpecified Coord Sys，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SelectEntities，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SolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementon Nodes，打开节点选择对话框，选择第二个齿轮内径上所有节点，点击【Pick All】,打开在节点上施加位移约束对话框，按照下图所示，在”All DOF”上施加0，点击

13、【OK】。（6）从实用菜单中选择SelectEverything。,齿轮的接触分析实例,（7）从主菜单中选择SolutionAnalysis TypeSoln Controls,打开求解控制对话框，在“Analysis Options”下拉列表中选择“Large Displacement Static”,“Time at end of Loadstep”文本框中输入1，在“Number of substeps”文本框中输入20，点击【OK】，如下图所示：,齿轮的接触分析实例,（8）从主菜单中选择SolutionSolveCurrent LS,打开一个确认对话框和状态列表，如下图所示，要求查看列

14、出的求解选项，查看列表中的信息确认无误后，点击【OK】，开始求解。（9）点击【Close】,关闭求解。,齿轮的接触分析实例,齿轮的接触分析实例,4.查看结果4.1 查看von Mises等效应力 从主菜单中选择General PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu,打开“Contour Nodal Solution Data”对话框，选择“Stress”,复选“von Mises stress”。点击【OK】。出现“von Mises”等效应力分布图。,齿轮的接触分析实例,4.2 查看接触应力 从主菜单中选择General PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu,打开“Contour Nodal Solution Data”对话框，选择“ContactContact pressure”。点击【OK】。等效应力分布图。,齿轮的接触分析实例,4.3 动画显示 从实用菜单中选择PlotCtrlsAnimateMode Shape，选DOF solutionUSUM,点击【OK】。,