基于ANSYS的三环减速器内齿环板的有限元结构分析解读

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基于 Ansys 的齿轮泵齿轮有限元分析

基于 Ansys 的齿轮泵齿轮有限元分析

基于 Ansys 的齿轮泵齿轮有限元分析王宇;孟庆鹏【摘要】Gear is an important part of the gear pump.Stress and deformation of the gear at high-speed running plays can decide the normal operation of the entire gear pump.The paper introduces the calculation model for the gear of certain gear pump developed in Ansys and conducts finite element analysis and calculation to get the stress and deformation infor-mation of the gear at high-speed rotating, providing theoretic basis for use and structural improvement of the gear pump.%齿轮作为齿轮泵的重要组成部分, 在正常工作下高速运转时的应力与变形情况对整个齿轮泵能否正常工作起到至关重要的作用. 文中运用Ansys软件建立某型齿轮泵齿轮的计算模型, 并对其进行有限元分析计算, 得到此齿轮高速旋转时的应力及变形情况, 为齿轮泵的使用与结构改进提供理论依据.【期刊名称】《起重运输机械》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】2页(P42-43)【关键词】齿轮泵;齿轮;有限元法;Ansys;分析计算【作者】王宇;孟庆鹏【作者单位】吉林电子信息职业技术学院吉林 132021;吉林机械工业学校吉林132011【正文语种】中文【中图分类】TH137.51齿轮泵为一种常见的液压泵,它具有体积小、质量轻、结构简单等优点,是液压传动系统的主要部件,应用非常广泛。

基于ANSYSworkbench的三环减速器整机模态分析

基于ANSYSworkbench的三环减速器整机模态分析

基于 A N S Y S w o r k b e n c h的三环减速器整机模态分析
温 芳, 张 冰 川
( 广西 大学 机 械工 程学 院 , 广西 南 宁 5 3 0 0 0 4 )
摘 要: 应用三维建模 软件 P r o e 对 三环减速 器进行 实体建模 , 并导入到有限元分析软件 A NS Y S wo r k b e n c h中进行模 态分析 ,
经计 算 ,各 轴 承等 效 弹性 模 量 如 下 :行 星轴 承 4 . 1 8 G P a , 低速轴支承轴 承 5 . 3 5 G P a , 高 速 轴 支 撑 轴 承9 . 4 3 G P a 。 由这些 等效 弹性 模 量作 为有 限元计 算 时
各简 化轴 承 的材料 弹性 模量 。
型 主要对 轴 承进行 了等效 弹性模 量 的简 化 。
( 2 ) 轴承等效弹性模量 不 考虑 保 持架 和 滚 动体 ,将 轴 承简 化 为 同尺 寸
的轴 瓦 。轴 承等 效 弹性 模 量采 用 基 于 赫兹 接 触 理 论 和有 限元 的方法 计算 , 则 向心球 轴 承径 向刚度 为 :
三 环减 速 器是 我 国 自主研 发 的基 于 少齿 差 行 星
1 . 2 有 限元 建模 ( 1 ) 模 型 将 利用 p r o / e软 件 建 立 的 s h 1 2 5三 维 模 型 导 人
齿轮系统的减速器 , 具有传动比大, 体积小, 重量轻 , 效 率高 , 承载能力达等优点, 目 前已经广泛应用于多个领 域 当 中。在齿轮 啮合 的过程 中 , 由于加 工误差 , 安 装误 差, 时 变 啮合 刚度 , 受 载变 形 , 温度 变形 等诸 多 因素 的 影 响而 产生 了各 种 内部 动态激励 : 刚度激励 、 误 差激励 和啮合冲击激励。如果这些激励的频率和三环减速器 的某一 阶 固有 频率相符 或相近 时 , 就会产生共 振 , 发 出 强烈 的噪声 , 影 响减速 器 的正常 工作 , 甚 至发 生破坏 。 冈此有 必要 对 : = 环减速器 进行模态 分析 。模态 分析是 动力学分析的基础, 用以确定结构个固有频率和振型 , 从 而分 析设计 的结构是 否合理 , 是 否需要优化 改进 , 也 为进一步进行深入的动力学分析提供参考。

行星减速机中的齿轮ANSYS有限元分析

行星减速机中的齿轮ANSYS有限元分析

齿轮有限元分析1、通过PROE导入ANSYS模型;2、旋转坐标系,使Z轴与齿轮中心轴重合;workplane—offset wp byIncrements—90°+Y3、改成局部坐标系;workpane—Local coordinate systems—create Local CS—Atwp origin—kcs改为Cylindrical4、Preference—structural;5、Preprocessor—Element Type—Add/Edit/Delete—Add—Solid—Brick 8 node 45;6、Material props—Material Models—Strutural—Linear—Elestic—Isotropic—EX取2.06E5,PRXY取0.3;7、Meshing—Meshtool—global—set—size(6)—Mesh(选择整体模型)—Refine at(line)—refine—选择细化的线;8、Select—Entities—lines—by Nun/pick—from full—OK,点选需要的线,Node—Attached to—lines all,中键确认;9、Modeling—Move/modify—Rotate Node CS—To Active to—,选择目标节点;10、Solution—Dfine Load—Apply—Structural—Force/moment—nodes—选择节点;施加轴向力和径向力;11、Select—Everything;12、Solution—Define loads—Apply—structural—Displacement—On Areas—选择需要约束的面;13、Solution—Solve—Current CS;14、General Postproc—Plot Results—Contour Plot—Nodal Solu:应力云图:Stress—V on Mises Stress;刚度变形:DOF Solution—Displacement vector sum;15、设置变形比例:Plot ctrls—style—Displacement—Scaling—true style.。

摘要

摘要

三环减速器是一种是一种少齿差内啮合行星传动装置,具有传动比大、载荷能力强、体积小、结构紧凑等许多优点,在许多领域已得到广泛的应用。

本次以三环减速器为设计对象,利用计算机软件,对其进行结构设计,仿真研究分析。

首先以了解三环减速器的结构特点和工作原理上为基础,进行结构设计。

在设计少齿差齿轮副时,考虑到重合度及齿廓重叠干涉等限制条件,本次采用微分逼近法求解内外齿轮的变位系数,并且用到了数学软件MathCAD进行辅助运算。

然后运用Pro/E软件对其传动部分的零部件进行三维实体建模、装配、检查干涉、运动仿真分析,并采用动画模拟三环减速器的运动过程。

在演示回放过程中,仿真跟踪指定的关键点,得出其运动变化曲线。

通过计算机仿真与理论计算结果对比,证实了Pro/E中运动仿真的模型正确、结果可信。

齿环板是三环减速器的关键传动零件,它既是平行四边形机构的连杆,又与输出轴上的外齿轮互相啮合,其结构比较复杂。

本次设计利用ANSYS软件建立了三环减速器的齿环板有限元模型,求出它的最大应力和位移。

同时与理论计算结果进行比对,说明了有限元模型的正确性。

关键词:三环减速器,结构设计,运动学仿真,多齿啮合效应摘要第一章绪论1.1引言1.2国内外发展状况1.2.1少齿差行星传动发展概况1.2.2三环减速器研究概况1.3课题的提出与研究意义1.4论文的主要内容和研究方法第二章三环减速器简介及运动学分析2.1三环减速器的结构2.2三环减速器的特点2.3三环减速器存在的主要问题2.4三环传动克服死点的方法2.5传动比的计算2.6本章小结第三章三环减速器的结构设计3.1少齿差内啮合参数的确定3.1.1少齿差内啮合的两个主要限制条件3.1.2少齿差内啮合变位系数的确定3.1.3MathCAD软件介绍3.1.4应用MathCAD进行三环减速器啮合参数计算的具体演算过程3.2齿轮的强度校核3.2.1齿环板传递转矩T1的计算3.2.2系数的选择3.3三环减速器的传动效率计算3.3.1三环减速器的传动效率的组成3.3.2计算方法3.3.3计算实例及分析第一章绪论1.1 引言作为机械传动的一种主要形式,三环减速器跟其它减速器不同之处是采用少齿差行星齿轮传动中的一种。

浅谈三环减速器及内齿环板的结构

浅谈三环减速器及内齿环板的结构
… .
动 比最 高 可达9 0 。 81
五( N ・ K t J
4 8 3 2 6 3 2 5 7 6 4 6 3
() 载能力高。 2 承 三环减速器是一种少齿差内啮合行星传 动装置, 齿面接触应力小, 同时存在多齿弹性啮合效应, 因而 具 有很高承载能力。 研究表明, 三环减 速器中单相 内齿板 的
f 设 计 理 论 缺乏 。 三 减 速机 问世 时 间短 , 1 ) 二环 对其 受 力状 况和动力学特性的研究还有待深入, 前还缺乏完善的设计 目
理论。
f 没有充分挖掘减速器的承载能力。 2 ) 三环减速器在传动 中存在 多齿 弹性 啮合现象, 可使齿轮的承载能力大大提高。 但 目前各减速器制造厂家在设计 阶段尚未考虑这一效应, 其 产 品系列 表 中公布 的减 速器 承 载能 力远低 于 实际 承 载能 力, 造 成 浪费。 f 偏置式传动性能较差。 3 ) 和传统的普通齿轮减速器和行 星齿轮减速器相比, 偏置式三环减速器在使用中存在较强的 振动和噪声。 尤其在高速 、 重载条件下, 振动 、 噪声更大, 其 合, 由输 出轴输 出动力。 噪声水平 远远超 过普 通齿 轮减速器 和行星齿轮减 速器 。 另外, 该型减 速器在使用中发热现象严重, 尤其是在环板高速轴承 / …、 处, 使得行星轴承早期损坏, 制约了减速器性能的发挥。 虽然 / l 偏置式减速器已经逐步被对称式取代 , 但是由于历史原 因, 在建筑和冶金行业仍有应用。 f应用范围有待推广、 前三环减速器一般应用于建筑 、 4 ) 目 冶金等行业, 并且大多工作在低速、 精度要求很低的情况— 但是 , 三环 减 速 器 的实 际 性 能不止 于此 , 有很 大 的提 升 空 具 间, 有望代替普通减速器用于中、 低速和一般精度的场合。 图卜 1 三环 减 速 器 的基 本 结 构 图 卜2 环 减 速 器 的 传 动原 理 三 3 三环减 速器 内齿环 板 的结 构 、 2 三环 减 速器的优 点及主要 问题 、 31 . 内齿 环板 材料及 热处 理 方式 与普通齿轮减速器及行星齿轮减速器相 比, 三环减速器 内齿环 板 是 三环 减 速 器 的重要 部 件, 内齿 环板 的材 料选 具 有一系列 的优 点 。 用4 CM 调质 处 理 。 2 ro f 传动比大。 环减速器的传动比为: 1 ) 3 . 2内齿环板 的结 构 尺寸 ( 1 1 ) - 对称式S 6 型三环减速器内齿板 的主要参数如表3 1 H10 — 式中,l, 2 r n分别为输人轴与输出轴 的转速; Z分别为外、 Z ,2 所示 。 内齿轮的齿数。 三环减速器中, 外齿轮的齿数差很小 ( 内、 一 表31三环 减速器 主要 参数 表 - 般为1 4 , ~ ) 故单级传 动的传动比可达 1~ 9 两级传 动的传 1 9, 输 出转 矩 传动 比 药 轮 模 数 内齿 轮 齿 数 纠啮 轮 齿 数

基于ANSYS的齿轮泵传动有限元分析

基于ANSYS的齿轮泵传动有限元分析
图1模型
4.2.1定义单元属性
定义材料属性中弹性模量207Gpa,泊松比PRXY:0.25,在本文的讨论的问题中,摩擦因数Mu=0.25。在Main>Preprocessor>Element Type>Add Edit/Delete目录下设置网格单元。在Main>Preprocessor>Material Props>Material Models目录下定义材料属性。
(6)单击对话框中的Next按钮,进入接触设置对话框。
图5 接触分析
(7)单击对话框中的Optional settings…按钮,弹出的设置对话框。(8)完成设置,单击对话框中的OK按钮,回到接触向导对话框。(9)单击对话框中的Create按钮,完成接触向导,创建好一个接触对,并出现信息提示,如果接触对正确单击Finish完成接触对的创建。
(2)在对话框Target Type栏中选择Flexible如图所示。
(3)选择目标面,在Target Surface下选择Areas,单击Pick Target…弹出拾取对话框。通过鼠标在大齿轮上选择目标面,然后单击OK按钮。
(4)单击向导对话框中的Next按钮,进入下一步,拾取接触面
(5)在该对话框中,在Target Surface下选择Areas,单击Pick Contact…按钮,弹出图形拾取对话框,用鼠标在大齿轮上选择接触面。然后单击OK按钮。
齿轮是机械中常用的一种零件,其在工作的过程中会产生应力,应变和变形,为保证其正常工作需要对齿轮的轮齿和整体受力进行分析,保证其刚度和强度的要求。本论文采用ANSYS软件对齿轮泵进行分析实现对齿轮的虚拟设计。
齿轮啮合过程作为一种接触行为, 因涉及接触状态的改变而成为一个复杂的非线性问题。传统的齿轮理论分析是建立在弹性力学基础上的, 对于齿轮的接触强度计算均以两平行圆柱体对压的赫兹公式为基础,在计算过程中存在许多假设,不能准确反映齿轮啮合过程中的应力以及应变分布与变化。相对于理论分析,有限元法则具有直观、准确、快速方便等优点。 关键词:ANSYS;有限元;齿轮泵;soildworks

基于ANSYS的齿轮静强度有限元分析

基于ANSYS的齿轮静强度有限元分析

基于ANSYS的齿轮静强度有限元分析0 引言作为工业领域中不可或缺的配件,齿轮在汽车、航空、冶金、矿山等行业的应用越来越广泛。

齿轮在工作过程中,主要起到啮合传递作用,同时齿轮也承受各种载荷,齿轮的强度对整个传动系统有着至关重要的影响,如果齿轮强度设计不当,在工作过程中齿轮失效会导致整个传动系统无法正常工作,甚至会引起其他部件的连锁失效,同时由于齿轮长时间处于交变荷载或冲击荷载的作用,因而对于其变形和强度的分析显得尤为重要。

有限单元法是利用电子计算机进行数值模拟分析的方法,ANSYS 软件作为一个功能强大、应用广泛的有限元分析软件,不仅有几何建模的模块,而且也支持其他主流三维建模软件,目前在工程技术领域中的应用十分广泛,其有限元计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据。

在数学中,有限元法(FEM,Finite Element Method)是一种为求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术。

求解时对整个问题区域进行分解,每个子区域都成为简单的,这种简单部分就称作有限元。

它通过变分方法,使得误差函数达到最小值并产生稳定解。

类比于连接多段微小直线逼近圆的思想,有限元法包含了一切可能的方法,这些方法将许多被称为有限元的小区域上的简单方程联系起来,并用其去估计更大区域上的复杂方程。

它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解。

这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替。

由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。

它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等,是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

三环减速器内齿板的有限元分析

三环减速器内齿板的有限元分析

机械设计JOURNALOFMb~CHINEDESIGN16l三环减速器内齿板的有限元分析张永新,宋轶民,刘斌彬,张策(天津大学机械工程学院,天津300072)摘要:采用弹簧约束限制三环减速器内齿板的刚体位移,利用ANSYS命令流程序实现了内。

齿板有限元建模与求解。

通过分析一个运动周期内三相内齿板的应力、位移和变形,得出了若干对提高三环减速器整机性能有价值的结论。

关键词:三环减速器;内齿板;有限元分析三环减速器是我国科技人员发明的一种新型少齿差行星传动装置,其传动原理新颖,具有传动比大、承载能力强、结构紧凑、加工制造简单、成本低和适应性广等诸多优点【11。

内齿板是三环减速器的关键传动零件,它既是平行四边形机构的连杆,又与输出轴上的外齿轮相啮合,受力情况比较复杂。

为提高三环减速器的运动和动力性能,必须对内齿板的应力、位移和变形情况进行深入的研究。

本文利用ANSYS软件建立了相位差为120。

的SHl60型三环减速器的内齿板有限元模型,分析了一个运动周期内三相内齿板的应力、位移和变形,得到了若干有价值的结论。

1内齿板有限元模型的建立和求解1.1内齿板结构及受力分析内齿板的结构及瞬时受力情况如图I所示。

其中,爿、B两孔安装行星轴承,分别与输入轴、支承轴的偏心套相连接;C孔为内齿圈,与输出轴上的外齿轮形成啮合副;凡,、一,、Fk、R,分别表示两行星轴承反作用力的水平、铅垂分量;,’c为齿轮啮合力。

图1内齿扳的结构及受力简图由于三环传动中存在过约束现象,故用刚体力学的分析方法无法求解系统中各构件的真实受力,必须考虑构件和运动副的弹性变形。

文献12】粗略地认为三相机构间功率平均分配,这种假设与实际情况并不相符。

文献【4】虽计入了输入轴、支承轴的弯曲变形,但却将内齿板作为等截面拉压杆处理。

忽略了加齿板的弯曲变形。

文献【l】充分考虑了机构的过约束特性,提出了相应的弹性变形协调条件并建立了三环传动系统的弹性动力学方程。

基于ANSYS的减速器轴有限元强度分析

基于ANSYS的减速器轴有限元强度分析
研 究 与 分 析

机械研究与应用 ・
基于 A S N YS的减速 器 轴 有 限元 强度 分 析
张 鹏 , 红兵 , 张 吴 丹
( 兰州交通 大学 机 电工程学院, 甘肃 兰州 7 0 7 ) 3 0 0

要 : 对 减 速 器低 速 轴 出现 的 强度 问题 , 用传 统 计 算 和 计 算机 仿 真技 术 相 结 合 的方 法对 轴 进 行 强 度 对 比 分 析 。 针 采
Ab t a t n t i p p r sr c :I hs a e ,mmi g a el w p e h f o e u e t n t r b e ,n h o a aie a ay i o r n t n tt o -s e d s at fr d c rs e g h p o lms a d t e c mp rt n l s fs e gh h r v s t f rs ati d yc mb n n e ta i o a o u ig a d c mp trsmu ain meh d h xs mo e se tb ih d u i g o h f s ma eb o ii g t rd t n c mp t n o u e i l t t o .T ea i h i l n o d l sa l e s i s n S l W o k ot a ,t e h d li i o e oANS nt l me t oa a y e h s l h w t a a i o a c mp — oi d rssf r we h n t e mo e s mp s d t YS f i ee n n z .T e r u t s o tt d t n o u i e t l e s h r i l i n n ee e n l s ut r a ial t es me n a e e r q ie ns f h t n t fs R.B o r g a d f t l me t ay i rs lsa eb sc l h a ,a d c n me t h e u rme t o e s e g h o o n i i n a se y t t r h yt m- p rn e a ay i ,I s o a nt l me t n y i tc n q e al o o l e u e t ewok o d b t lo i rv h e a i g t l ss t h wst t i ee n a s e h i u sC l n t ny r d c r la u s h n h f e i al s h a mp o e t e a ・ c r c fa ay i. u a y o n s l s Ke r s e u e ; xe fnt l me ta ay i ; t n t y wo d :r d c r a l ; i e ee n n ss s e gh i l r

基于ANSYS的齿轮应力有限元分析

基于ANSYS的齿轮应力有限元分析

基于ANSYS的齿轮应力有限元分析ANSYS是一种常用的有限元分析软件,可用于齿轮等机械零件的应力分析。

齿轮作为传动系统的关键部件,其可靠性和寿命对系统的运行至关重要。

因此,进行齿轮的应力有限元分析可以帮助我们评估其强度和稳定性,并优化设计,提高其性能和寿命。

首先,我们需要建立齿轮模型。

使用ANSYS软件中的几何建模工具,可以通过几何体的建立、相对位置的确定以及齿轮几何参数的输入来创建齿轮模型。

齿轮的几何参数包括齿数、齿宽、齿高、模数等,这些参数可以根据实际设计要求来确定。

接下来,我们需要设置齿轮材料的力学性能参数。

ANSYS软件中有一个材料库,可以选择常见材料的力学性能参数,如弹性模量、泊松比、屈服强度等。

根据实际使用材料的特性,选择合适的材料模型。

然后,我们需要对齿轮模型进行网格划分。

网格划分是有限元分析中非常重要的一步,它将复杂几何形状划分为许多小单元,以便对每个小单元进行分析。

ANSYS软件提供了多种网格划分算法和工具,可以根据需要选择合适的网格划分方案。

完成网格划分后,我们可以设置齿轮的边界条件和加载情况。

边界条件包括支撑条件、固定条件和对称条件等。

加载情况包括外力、扭矩和速度等。

根据实际应用情况,设置合适的边界条件和加载情况。

接下来,我们可以进行齿轮的应力分析。

利用ANSYS软件的求解器,可以对齿轮模型进行有限元分析。

通过求解器的迭代计算,可以得到齿轮模型中各个单元的位移、应力和应变等信息。

最后,我们可以对结果进行后处理。

ANSYS软件提供了丰富的后处理工具,可以对齿轮模型的应力分布、变形情况等进行可视化和分析。

通过分析结果,可以评估齿轮的强度和稳定性,并在需要的情况下进行设计优化。

总之,基于ANSYS的齿轮应力有限元分析是一种有效的方法,可以帮助我们评估齿轮的强度和稳定性,并优化设计。

通过合理的模型建立、准确的材料参数输入、合适的网格划分、准确的边界条件和加载情况设置,可以得到可靠的分析结果,为齿轮的设计和改进提供有力支持。

基于ANSYS的齿轮强度有限元分析

基于ANSYS的齿轮强度有限元分析

基于ANSYS的齿轮强度有限元分析齿轮是机械传动中常用的零件,其主要功能是将动力传递给其他零件,实现机械传动系统的运转。

而齿轮的强度是其能否承受外界载荷和工作条件的重要指标,因此进行齿轮强度的有限元分析对于齿轮设计和使用具有重要意义。

ANSYS是一种广泛应用于机械工程、结构力学、流体力学和传热学等领域的有限元分析软件,它提供了强大的分析工具和功能,可以对复杂结构进行静态和动态分析,并评估其受力性能、破坏行为和变形情况。

在齿轮强度有限元分析中,ANSYS可以用来模拟齿轮的载荷作用、应力分布和变形情况,进而评估其承载能力和结构稳定性。

在进行齿轮强度有限元分析之前,需要进行齿轮的三维建模。

可以通过CAD软件(如SolidWorks)绘制齿轮的几何模型,并将其导入到ANSYS中进行后续分析。

建模时需要细致详尽地考虑齿轮的几何形状、材料属性和工作载荷等参数,以获得准确的分析结果。

接下来,可以使用ANSYS中的结构分析模块对齿轮进行有限元分析。

首先,需要进行网格划分,将齿轮模型划分为多个小网格,以便对其进行离散化处理。

然后,通过输入齿轮的材料属性、边界条件和载荷情况等参数,进行模拟和求解。

在齿轮强度有限元分析中,主要关注齿轮的应力和变形情况。

可以通过ANSYS的后处理功能,获取齿轮在工作条件下的应力分布、变形情况和承载能力等参数。

根据这些结果,可以评估齿轮的强度和稳定性,并进行必要的设计优化。

需要注意的是,在进行齿轮强度有限元分析时,应该合理选择材料模型和加载条件,以及考虑齿轮的疲劳寿命和损伤累积等因素。

同时,还应该进行误差分析,评估模型的准确性和可靠性。

总之,基于ANSYS的齿轮强度有限元分析是一种可靠、高效的方法,可以帮助工程师评估齿轮的结构强度和稳定性,为齿轮的设计和使用提供科学依据。

但是,分析结果仅作为参考,实际齿轮设计还需综合考虑其他因素,如制造工艺和可靠性等。

三环减速机内部结构

三环减速机内部结构

三环减速机内部结构在工业领域中,减速机是一种非常重要的传动设备,而三环减速机则是其中的一种常见类型。

本文将详细介绍三环减速机的内部结构,帮助读者更好地了解其工作原理和特点。

一、三环减速机的概述三环减速机是一种行星齿轮传动装置,其名称为“三环减速器”,也被称为“三环减速箱”或“三环减速器”。

它主要由三个环形的行星齿轮、三个环形的太阳齿轮以及支撑行星齿轮的轴承组成。

由于其具有高传动效率、高承载能力、低噪音、低振动等优点,因此在矿山、冶金、石油、化工等领域得到了广泛应用。

二、三环减速机的内部结构1.行星齿轮行星齿轮是三环减速机中的重要组成部分,其主要作用是传递功率。

行星齿轮通过支撑轴承安装在箱体上,并且可以围绕太阳齿轮进行旋转。

行星齿轮的数量一般为3个,也有一些特殊类型的三环减速机采用了4个或更多的行星齿轮。

2.太阳齿轮太阳齿轮是另一种重要的齿轮,其主要作用是接收输入功率并将功率传递给行星齿轮。

太阳齿轮的数量也为3个,它们被安装在箱体上并固定不动。

太阳齿轮的设计和制造精度对整个三环减速机的性能有着至关重要的影响。

3.轴承轴承是支撑行星齿轮的关键部件,它能够承受较大的径向和轴向载荷。

在三环减速机中,通常采用滚动轴承来支撑行星齿轮。

这些轴承需要承受较大的载荷,因此需要选用高精度、高刚度的轴承。

4.箱体箱体是三环减速机的外壳,它承载了所有的齿轮和轴承。

箱体的设计需要考虑到强度、刚度和重量等方面的因素。

在制造过程中,箱体需要经过精密的加工和装配,以确保其精度和稳定性。

三环减速机作为一种常见的传动设备,其内部结构十分精密和复杂。

除了上述的行星齿轮、太阳齿轮、轴承和箱体之外,还包括其他一些重要部件。

5.密封件密封件是三环减速机中不可或缺的部件,其主要作用是防止润滑油泄漏和外部杂质进入减速机内部。

密封件需要具备耐高温、耐磨损和耐腐蚀等性能,以确保长期稳定的工作。

6.润滑系统润滑系统是保证三环减速机正常运转的重要部分,它能够为齿轮和轴承提供充足的润滑油,减少摩擦和磨损。

基于ANSYS的三环减速器内齿板模态分析

基于ANSYS的三环减速器内齿板模态分析

第29卷 第4期河北理工大学学报(自然科学版)Vol129 No14 2007年11月Journa l of Hebe i Polytechn ic Un iver sity(N atur a l Science Editi on)Nov.2007文章编号:167420262(2007)0420056204基于ANSYS的三环减速器内齿板模态分析齐家璋,孟宪举(河北理工大学机械工程学院,河北唐山063009)关键词:三环减速器;模态分析:内齿板;ANSYS摘 要:三环减速器的剧烈振动问题是制约三环减速器推广使用的主要原因,其中的振动有很大一部分来源于内齿板。

运用A NSY S软件,建立了三环减速器内齿板的参数化模型,介绍了A N SYS的模态分析方法并对内齿板进行了模态分析,获得了内齿板固有频率及振型特征,为进一步研究三环减速器的振动问题提供理论参考。

中图分类号:T H132146 文献标识码:A0 引言三环减速器是我国首创的一种新型齿轮传动装置,与现有各种主要齿轮传动形式相比,具有结构简单、体积小、重量轻、传动比大、传动效率高、承载能力强、制造成本低等优点,在很多领域已得到广泛应用。

但由于三环减速器应用时间不长,目前的设计及系列化工作只能靠简单的类比进行,缺乏可靠的理论依据,在使用过程中普遍存在严重的振动、冲击和噪声,在重载、高速、大传动比情况下问题更为突出,影响了其推广进程。

开展对三环减速器振动的研究,找出振动产生的原因、部位及随转速和载荷变化的规律,为正确设计三环减速器,减小其振动噪声具有重要的理论意义和实际应用价值。

三环减速器中的内齿板是传动系统中结构最复杂而且受力也最复杂、柔性最大的构件,所以要想搞清三环减速器的振动特性,对三环减速器的内齿板进行模态分析是非常有必要的。

模态分析是属于动力学的一部分,也是动力学分析的起点,它为动力学分析中的瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析提供了最基本的分析数据。

基于ANSYS的齿轮运动副的有限元结构分析

基于ANSYS的齿轮运动副的有限元结构分析
2018。o9
基 于 ANSYS的齿轮运动副 的有 限元结构 分析
吴艳 蕾,张 磊 (成都双流 国际机 场股份有 限公 司 ,610202)
摘要 :文 章 以渐开线形成 的原理 、赫兹公式和接触 分析的有 限元法 为理论基 础,利用 PRO/E软件 建立一对啮合 的渐 开线齿轮 的精确模 型,利用 ANSYS的接触分析功能来实现机构 的接触 ,对齿轮接触面上的接触应力进行分析,比较有 限元法和传统赫 兹 公式分析齿轮接触应力 的差异 ,最终提 出齿轮结构改 良的建议 。 关键词 :ANSYS;齿轮 :接触分析 :有限元 :PRO/E
轮 齿 折 断 和 齿 面 损 伤 是 齿 轮 传 动 失 效 的 主 要 形 式 。而在 润 滑
的有 限元分 析才真正开始 。过去 ,计算是基于试验 的计算方法 ,计 良好的闭式传动 中最常见的失效形式是点蚀 。由于齿面接触 应力
算方法 是简化 的、近似 的,不够精确 ,而且更不可靠 ;没有使 用有 是交变 的,在应 力反复作用 下,齿轮 节线附近靠近齿 根部分 的表
限元法研 究轮 齿接触变 形和应力 并说明与赫兹 变形和应力 之间 面上会产 生许多小裂 纹。而封 闭在小裂纹 中的润滑油 ,在压 力作
的差别 ,也没有分 析计算误差 ,更没有 计算摩擦对 接触应力 的影 用下 ,会产生挤 压应力 ,使 裂纹扩 大,最终 导致表层剥落 ,形 成小
响。目前 ,齿轮副的优化设计 已经在可靠性 、精度 、刚度 、降噪等方 坑 ,产 生点蚀现 象。在齿轮啮合 的任何瞬间 ,大小齿轮 的齿 面接触
的。零件之 间若为面接触 ,将产生表面挤压应力 ,若为点 、线接触 ,
2 主要研究 内容与解决方案
三 定律 。

基于ANSYS的减速箱中轴有限元模态分析

基于ANSYS的减速箱中轴有限元模态分析

基于ANSYS的减速箱中轴有限元模态分析本文在ANSYS软件中建立了减速箱中输出轴模型,在约束条件下对模型进行加载,同时对模型进行有限元模态分析,用有限元法求输出轴的固有频率和振型,从而求出其转速,使轴的工作转速限制在某个范围内。

标签:有限元;减速箱;模态分析1.模态分析模态分析用于确定机器零件的固有频率和振型[1],主要为了减小对该频率的激励,从而尽可能地消除振动和噪音。

机械系统的动态特性包括系统本身的固有频率、阻尼特性、振型和系统在动载荷下的响应[2]。

对于线性系统,其动力学微分方程为:[M]{u}+[C]{u}+[K]{u}={F(t)}其中,[M]、[C]、[K]为总质量矩阵、总阻尼举证和总刚度矩阵;{u}、{u}、{u}、{F(t)}为加速度响应向量、速度响应向量、位移响应向量和激励向量[3]。

模态分析求解的是振型参数和固有频率,与外载荷无关,忽略结构阻尼影响,系统无阻尼自由振动方程为:[M]{u}+[K]{u}={0}特征方程为:([K]-ωl[M]){u}={0}2.中轴有限元模型令轴长100毫米,最大直径32毫米,泊松比为0.3,弹性模量210000兆帕[4]。

在ANSYS中建立有限元模型,采用映射网格单元划分。

3.中轴模态分析中轴所受到的约束分为刚性约束和弹性约束两种情况,分别对以上两种情况进行探讨:(1)刚性约束时的模态分析。

轴的两端通过圆柱滚子轴承支撑于箱体上,把轴承看做刚性约束,在轴上对应轴承处的节点处施加全约束。

采用Block Lanczos算法提取模态,利用稀疏矩阵求解。

求解的固有频率如表1所示。

从表1得知,一级齿轮减速箱的输出轴额定转速是1300r/min,第1阶固有频率是5163Hz,临界转速为317100r/min。

输出轴的工作转速远低于其临界转速。

所以,输出轴的工作转速不在临界转速范围内,不会引起共振,输出轴不会遭到破坏。

此外,在动态分析中,因为各阶模态所具有的模态频率与权因子大小成反比,所以低阶模态特性基本上决定了整个结构的动态性能,所以表中仅列出了前6阶模态。

基于ANSYS的潜油行星减速器齿轮轴的有限元分析

基于ANSYS的潜油行星减速器齿轮轴的有限元分析

基于ANSYS的潜油行星减速器齿轮轴的有限元分析许俊如,徐建宁,屈文涛(西安石油大学机械工程学院,西安 710065) 摘 要:利用通用有限元分析软件ANSYS,基于齿轮啮合原理,通过三维机械设计软件pro/e建立了精确的齿轮轴模型,分析了大功率,低转速的潜油行星减速器齿轮轴应力—应变分布状况,并介绍了ANSYS针对潜油行星减速器齿轮轴载荷的具体加载方法,给出了潜油行星减速器齿轮轴强度校核的有效计算方法,为潜油行星减速器可靠性优化设计提供了理论依据。

关键词:潜油行星减速器;齿轮轴;大功率;低转速;有限元分析 潜油行星减速器是潜油螺杆泵采油系统中的主要传动部件,由于受到油井管套尺寸的限制,减速器中齿轮的模数相对于承载扭矩要求较小,加之潜油行星减速器要在油井恶劣的工况下(环境高温、散热条件极差)连续作业,因此要求减速器中各个齿轮的模数、齿数配比极其合理,以期使减速器达到更长的使用寿命,这对提高石油开采的经济效益意义重大。

根据以往的生产试运行结果分析,潜油行星减速器中的齿轮轴是关键部件,本文旨在对齿轮轴进行强度校核计算,为进一步系统优化设计提供科学依据。

本文首先利用三维机械设计软件pro/e建立潜油减速器齿轮轴三维实体模型,然后通过软件数据接口实现数据传递,将pro/e实体模型转换成为有限元分析软件ANSYS可识别的IGES文件格式,对潜油减速器齿轮轴进行网格划分、应力和应变计算以及后处理分析。

1 某潜油行星减速器几何参数的初选某潜油行星减速器主要几何参数确定如表1: 表1某潜油行星减速器主要几何参数齿轮中心轮行星轮中心轮齿数231757模数(mm)222尺宽(mm)494949分度圆直径(mm)46341142 齿轮轴有限元分析齿轮轴的材料为45CrNiMoV A,左端齿轮齿面渗碳淬火,齿面硬度HRC=58~62,查表可以确定接触疲劳极限为R Hlim=1500M Pa,弯曲疲劳极限应力为R Flim=450M Pa;花键部分表面高频淬火HB320~360,齿轮轴其余部分渗碳淬火硬度为HRC40~HRC42。

减速器箱体的有限元分析

减速器箱体的有限元分析

基于ANSYS 的减速器箱体建模与分析XY Z面\\22222.x_tJUL 11 2012班 级:机电技术研究所 * ***** 学 号:*******2013年5月1.有限元法基础知识1.1 有限元法有限元法(Finite Element Method,FEM),是计算力学中一种重要的方法,是计算机辅助工程CAE 中的一种,从其出现至今已经过了约半个世纪的发展。

有限元法作为一个具有巩固理论基础和广泛应用效力的数值分析工具,是现代力学、计算数学和计算机技术等学科相结合的产物,在国民经济建设和科学技术发展中发挥了巨大的作用。

1.2 有限元法的基本思想有限元法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体。

由于单元能按不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状,因此可以模型化几何形状复杂的求解域。

通常有限元法都遵循以下基本步骤:物体的离散化:离散化是有限元法的基础,这就是依据结构的实际情况,选择合适的单元形状、类型、数目、大小以及排列方式,将拟分析的物体假想地分成有限个分区或分块的集合体。

假设这些单元在处于它们边界上的若干个离散节点处相互连接,这些节点的位移将是该问题的基本未知参数。

挑选形函数或插值函数:选择一组函数,通常是多项式,最简单的情况是位移的线性函数。

这些函数应当满足一定条件,该条件就是平衡方程,它通常是通过变分原理得到的,就可由每个“有限单元”的节点位移唯一地确定该单元中的位移状态。

确定单元的性质:确定单元性质就是对单元的力学性质进行描述。

确定了单元位移后,可以很方便地利用几何方程和物理方程求得单元的应变和应力。

一般用单元的刚度矩阵来描述单元的性质,确定单元节点力与位移的关系。

组成物体的整体方程组:组成物体的整体方程组就是由已知的单元刚度矩阵和单元等效节点载荷列阵集成表示整个物体性质的结构刚度矩阵和结构载荷列阵,从而建立起整个结构已知量——总节点载荷与整个物体未知量——总节点位移的关系。

基于ANSYS的减速机齿轮有限元分析

基于ANSYS的减速机齿轮有限元分析

基于ANSYS的减速机齿轮有限元分析杨金堂;张珂;全芳成;许海【期刊名称】《武汉科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(000)004【摘要】采用有限元法研究齿轮轮齿在受到不同载荷的情况下,其齿根弯曲应力和应变的变化情况。

结果表明,在静载荷的作用下,齿轮齿根处的最大弯曲应力和最大应变都在许可的范围之内;而当齿轮受到冲击,在动载荷作用下,齿根处的应力大于齿轮材料的屈服极限。

结合对断齿形貌的分析,可推断出轮齿的断裂是在出现疲劳裂纹后受冲击载荷作用而产生的过载断裂。

%T his paper studies the change in bending stress and strain on the tooth root of the reducer gear under different loads with the finite element method .The analysis shows that the maximum ben-ding stress and the maximum strain on the tooth root are within the permitted range under the static load .But w hen the gear is affected by the dynamic load ,the bending stress on the tooth root is grea-ter than the elastic limit of the gear material .Aided by the analysis of the shape of the broken gear tooth ,it infers that the gear tooth fracture is caused by the overload under the dynamic load after hav-ing fatigue cracks .【总页数】4页(P289-292)【作者】杨金堂;张珂;全芳成;许海【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉,430081; 武汉钢铁股份有限公司设备管理部,湖北武汉,430083;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉,430081【正文语种】中文【中图分类】TH132.41【相关文献】1.基于Solidworks和Ansys齿轮泵齿轮轴的有限元分析 [J], 宋友明;李岚;王欣;梁永富2.基于 Ansys 的齿轮泵齿轮有限元分析 [J], 王宇;孟庆鹏3.基于ANSYS的工业减速机箱体结构有限元分析方法 [J], 孙友4.基于ANSYS的增速齿轮箱两级定轴斜齿轮有限元分析 [J], 张耀丹5.基于ANSYS Workbench的复合齿轮泵啮合齿轮有限元分析 [J], 刘晓军;施永强;王伟因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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基于ANSYS的三环减速器内齿环板的有限元结构分

三环减速器是中国科技人员发明的一种少齿差行星传动装置,其传动原理新颖,具有传动比大、承载能力强、结构紧凑、成本低廉和适应性广等诸多优点。

内齿板是三环减速器的关键传动零件,它既是平行四边形机构的连杆,又与
输出轴上的外齿轮相啮合,故其受力情况比较复杂。

本文利用ANSYS软件的建模功能建立了相位差为120°的对称式三环减速器的内齿板实体几何模型和有限
元模型,利用ANSYS软件强大的分析功能求出了一个运动周期内三相内齿板的应力、位移与变形情况。

研究表明,内齿板的拉压、弯曲变形都会对系统的运动、动力性能产生较大影响,设计时必须给予足够重视。

三环减速器的振动问题是制约三环减速器推广使用的主要原因,其中的振动有很大一部分来源于内齿板。

运用ANSYS软件,建立了三环减速器内齿板的参数化模型,根据ANSYS的模态分析
方法对内齿板进行了模态分析,获得了内齿板固有频率及振型特征,为进一步研
究三环减速器的振动问题提供理论参考。

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【作者相关信息搜索】:贵州大学;机械工程;黄勤;余梅;。

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