基于ANSYS Workbench直齿圆柱齿轮传动接触分析
基于ANSYS WORKBENCH的齿轮接触应力分析
基于ANSYS WORKBENCH 的齿轮接触应力分析蓝娆1 杨良勇 2 罗昌贤3(1柳州市采埃孚机械有限公司 广西柳州5450072四川工程职业技术学院 四川 德阳 6180003广西柳工机械股份有限公司 广西柳州545007) 摘要：在理论分析的基础上，建立齿轮接触对的有限元模型，在有限元分析软件ANSYS Workbench 建立接触对，添加约束和加载，得到齿轮接触应力大小，齿轮应力集中主要发生在齿根圆角处，和理论计算分析对比。
得出相关结论为以后齿轮接触的有限元分析提供了依据。
关键词：齿轮接触对；ANSYS Workbench ；接触应力；有限元分析0引言齿轮是传动系统中承受载荷和传动动力的主要零部件，也是最容易出故障的零件之一。
据统计，在各种机械故障中，齿轮失效就占总数的6 0 ％以上，其齿面损坏又是齿轮失效的主要原因之一。
因此，工程中需要发大量工作对齿面强度及其应力进行分析。
ANSYS Workbench 是用 A NS YS 求解实际问题的新一代产品，它是专门从事于模型分析的有限元软件，拥有与CAD 的无缝接口、新一代的参数化建模工具，其强大的分析功能可以很准确地反映实际物体的状态。
可进行静力学分析、动力学分析、非线性分析等。
本文从柳州市采埃孚机械有限公司实际问题出发，建立齿轮接触对的三维有限元模型，在有限元分析软件ANSYS Workbench 计算得到齿轮接触对的接触应力，与传统理论计算公式得出比较，为齿轮的快速设计和进一步的优化设计提供条件。
1齿轮参数化建模齿轮的设计，加工，生产是一个复杂、严格的过程 ，如果能够实现齿轮在设计上的参数化建模，那么就避免了齿轮的反复设计，每次只要改变参数就能得到自己想要的齿轮，这将为齿轮的生产带来极大的方便。
利用CAD 软件UG ，其与ANSYS Workbench 可以实现无缝连接，其参数化建模功能和有限元分析模块可以在同一平台完成，避免了从CAD 软件到CAE 软件的转换，提高了设计效率，同时又有利于设计数据的统一管理。
基于Ansys Workbench的圆柱销接触分析
前面一篇基于Anｓys经典界面得接触分析例子做完以后,不少朋友希望了解该例子在Wｏrkbencｈ中就是如何完成得。
我做了一下，与大家共享,不一定正确。
毕竟这种东西,教科书上也没有,我只就是按照自己得理解在做,有错误得地方,恳请指正。
1．问题描述一个钢销插在一个钢块中得光滑销孔中。
已知钢销得半径就是０、5 ｕｎits, 长就是２、５ｕnitｓ,而钢块得宽就是4 Units，长4 Ｕnits,高为１Units,方块中得销孔半径为0、４９uｎｉtｓ,就是一个通孔。
钢块与钢销得弹性模量均为3６e６，泊松比为0、3、由于钢销得直径比销孔得直径要大,所以它们之间就是过盈配合。
现在要对该问题进行两个载荷步得仿真。
(1)要得到过盈配合得应力。
(2)要求当把钢销从方块中拔出时,应力，接触压力及约束力。
2．问题分析由于该问题关于两个坐标面对称,因此只需要取出四分之一进行分析即可。
进行该分析,需要两个载荷步:第一个载荷步,过盈配合。
求解没有附加位移约束得问题,钢销由于它得几何尺寸被销孔所约束,由于有过盈配合,因而产生了应力。
第二个载荷步,拔出分析。
往外拉动钢销1、7 ｕｎｉts,对于耦合节点上使用位移条件。
打开自动时间步长以保证求解收敛。
在后处理中每10个载荷子步读一个结果。
本篇只谈第一个载荷步得计算。
3．生成几何体上述问题就是ＡＮSYS自带得一个例子。
对于几何体,它已经编制了生成几何体得命令流文件。
所以,我们首先用经典界面打开该命令流文件，运行之以生成四分之一几何体;然后导出为一个IGS文件,再退出经典界面,接着再到WORKＢＥＮＣH中，打开该IGS文件进行操作。
(3、1)首先打开ＡNSYＳAPＤL1４、5、(３、2）然后读入已经做好得几何体。
从【工具菜单】-->【＞【Ｒead Iｎｐut Frｏm】打开导入文件对话框找到ANSYS自带得文件\Ｐrogram Files\AnｓyｓInｃ\V145＼ＡＮSYS\data\models＼bloｃk、ｉnp 【ＯK】后四分之一几何模型被导入，结果如下图(3、3)导出几何模型从【工具菜单】】-－>【＞【Exｐoｒt】打开导出文件对话框,在该对话框中设置如下即把数据库中得几何体导出为一个bloｃk、igｓ文件。
基于ANSYS的直齿圆柱齿轮摩擦特性分析_张婉莹
，因此，对轮齿失效
。而摩
和疲劳寿命的研究引起了人们的广泛关注 。著名的摩 ［2 ］ 擦学研究者 Jost 教授指出，摩擦学研究具有巨大经 济效益，尤其适用于机械传动 。齿轮传动齿面摩擦力 的主要影响有： 降低传动效率，加剧轮齿失效，引起
* 基金项目： 国家自然科学基金项目（ 51265050 ） ． 收稿日期： 2013 － 11 － 11 作者简介： 张婉莹（ 1988 —） ，女，硕士研究生，研究方向为机 mail： wyzhang712@ 163. com． 械摩擦特性 . E通讯作者： 任靖日（ 1960 —），男，博士，教授，研究方向为机 mail： jrren@ ybu. edu. cn． 械摩擦学特性、生物材料性能特性 . E-
［1 ］
系统振动与噪声等 。随着齿轮传动向高速 、重载、 精 密 、高效 、低噪声与长寿命方向的发展，齿面摩擦特 性研究对于减少摩擦损失 、增大轮齿承载能力 、改善 系统传动性能等具有显著的意义 。研究表明，齿面摩 擦力在点蚀形成 、齿根裂纹萌生与扩展及轮齿断裂过 程中起到加速作用 。同时，齿面摩擦力影响到齿轮系 统的动态特性，是重要的振动与噪声激励源
改革开放以来，我国机械工业有了突飞猛进的发 展，机械工业已成为我国国民经济的支柱产业之一 。 齿轮作为机械行业中最重要的零件之一，它具有功率 范围大、传动效率高 、传动比正确 、使用寿命长等特 点 。但从零件失效的情况来看，齿轮也是最容易出故 障的零件一 。据统计，在各种机械故障中，齿轮失 效就占故障总数的 60% 以上
图 2 直齿圆柱齿轮模型 Fig 2 The spur gear model
节点 P 处分解为两个相互垂直的分力，即圆周力 F t 和径向力 F r （ 单位均为 N）
基于某AnsysWorkbench地圆柱销接触分析报告
前面一篇基于Ansys经典界面的接触分析例子做完以后，不少朋友希望了解该例子在Workbench中是如何完成的。
我做了一下，与大家共享，不一定正确。
毕竟这种东西，教科书上也没有，我只是按照自己的理解在做，有错误的地方，恳请指正。
1．问题描述一个钢销插在一个钢块中的光滑销孔中。
已知钢销的半径是0.5 units, 长是2.5 units，而钢块的宽是4 Units, 长4 Units,高为1 Units,方块中的销孔半径为0.49 units,是一个通孔。
钢块与钢销的弹性模量均为36e6，泊松比为0.3.由于钢销的直径比销孔的直径要大，所以它们之间是过盈配合。
现在要对该问题进行两个载荷步的仿真。
（1）要得到过盈配合的应力。
（2）要求当把钢销从方块中拔出时，应力，接触压力及约束力。
2．问题分析由于该问题关于两个坐标面对称，因此只需要取出四分之一进行分析即可。
进行该分析，需要两个载荷步：第一个载荷步，过盈配合。
求解没有附加位移约束的问题，钢销由于它的几何尺寸被销孔所约束，由于有过盈配合，因而产生了应力。
第二个载荷步，拔出分析。
往外拉动钢销1.7 units，对于耦合节点上使用位移条件。
打开自动时间步长以保证求解收敛。
在后处理中每10个载荷子步读一个结果。
本篇只谈第一个载荷步的计算。
3．生成几何体上述问题是ANSYS自带的一个例子。
对于几何体，它已经编制了生成几何体的命令流文件。
所以，我们首先用经典界面打开该命令流文件，运行之以生成四分之一几何体；然后导出为一个IGS文件，再退出经典界面，接着再到WORKBENCH中，打开该IGS文件进行操作。
（3.1）首先打开ANSYS APDL14.5.（3.2）然后读入已经做好的几何体。
从【工具菜单】-->【File】-->【Read Input From】打开导入文件对话框找到ANSYS自带的文件\Program Files\Ansys Inc\V145\ANSYS\data\models\block.inp【OK】后四分之一几何模型被导入，结果如下图（3.3）导出几何模型从【工具菜单】】-->【File】-->【Export】打开导出文件对话框，在该对话框中设置如下即把数据库中的几何体导出为一个block.igs文件。
基于Ansys Workbench的齿轮副有限元分析
针齿中心圆半径r p根据经验公式：式中，前面系数取则，取。
④齿宽=150mm，前面系数取0.11偏心距，短幅系数，针齿半径rp=6.97mm，取r rp=7mm因，则最小曲率半径：计算得到，则，顶切。
⑧针径系数，计算得到K针齿销跨度L=3.5b c，计算得到齿面接触强度校核最大载荷，计算得到齿面接触强度计算。
根据赫兹公式，齿面接触应力按下式计算：1）当量弹性模量E e：摆线轮的弹性模量E1和针齿的弹性模量的弹性模量，故。
2）当量曲率半径ρei，得：令，，则：，且，故：3）任意瞬间针齿与摆线轮接触点的法向压力综上可得：令，Y1随K1、K2、z c以及接触的位置θbi不同而变化，当K1、K2、z c一定时，必有某个=θk使Y1达到最大值Y1max：则：根据插值法取Y1max=1.95。
代入数图3箱体图4装配体内部结构图1行星轮图2摆线轮4齿轮副有限元分析针对风电变桨减速器结构，对代表性的齿轮副进行了有限元模型的建立和分析，其中包括一对外啮合齿轮副、摆线轮与针齿接触副。
4.1外啮合齿轮副建立外啮合齿轮副的实体模型，并导入ANSYS中，应用Swept Meshing（扫掠法）进行网格划分，网格模型共计25140个单元，29010个节点，外啮合齿轮副有限元模型如图5所示。
图5外啮合齿轮副网格图外啮合齿轮副计算模型边界条件为：主动轮z1施加扭矩载荷，径向和轴向施加零位移约束，可绕中心线转动；动轮z2的切向、径向和轴向均施加零位移约束，边界条件如图6所示。
图6外啮合齿轮副边界条件4.2摆线轮与针齿接触副将建立的实体模型导入ANSYS Workbench中，建立摆线轮与针齿接触副有限元模型，应用Hex Dominat行网格划分，共计116254个单元，455334个节点，网格模型如图7所示。
图7摆线针齿网格图摆线轮与针齿接触副有限元模型分析边界条件为：齿外圈切向、径向和轴向均施加零位移约束；分布的轴承孔面径向和轴向施加零位移约束，所示。
基于ANSYS WORKBENCH 的空间曲线啮合齿轮接触分析
课程论文(2015-2016学年第二学期)基于ANSYS WORKBENCH 的空间曲线啮合齿轮接触分析基于ANSYS WORKBENCH 的空间曲线啮合齿轮接触分析摘要：空间曲线啮合齿轮是近几年来华南理工大学教授陈扬枝提出的新型齿轮，对该齿轮的弯曲应力和强度设计准则都有了一定的研究。
因此，本文主要是利用ANSYS WORKBENCH软件来对该齿轮来进行接触分析的进行探讨，介绍了接触分析的方法，为空间曲线啮合齿轮提供了一种新的分析方法。
用两个初始参数几乎完全一样的两个齿轮对来进行比较分析，得到交错轴齿轮比交叉轴齿轮的等效应力更大；安装位置对分析的结果的影响也很大；等效应变和变形都能够满足我们实际的需求等这些结论。
关键词：ANSYS WORKBENCH 空间曲线啮合齿轮接触分析1.引言传统的齿轮的形式多种多样，用有限元对传统齿轮的机构进行分析是目前研究采用得最多的一种方法。
而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。
因此近年来，国内外学者开始采用接触有限元法对齿轮进行分析。
接触有限元法来分析齿轮结构，为齿轮的快速设计和进一步的优化设计提供条件。
空间曲线啮合齿轮(Space Curve Meshing Wheel, SCMW) [1~3]是近几年来由华南理工大学教授陈扬枝提出的新型齿轮，而空间曲线啮合交错轴齿轮则是可以运用于空间交错轴上的啮合齿轮。
不同于基于齿面啮合理论的传统齿轮机构[4、5]，它们是基于一对空间共轭曲线的点啮合理论。
它的特点是：传动比大、小尺寸、质量轻等。
课题组前期已经研究了适用于该空间曲线啮合轮机构的空间曲线啮合方程[6]，重合度计算公式[7]，强度设计准则[8]以及制造技术[9]等，并设计出微小减速器[10]。
同时，对于该齿轮的等强度设计等方面正在进行研究。
ANSYS WORKBENCH是用ANSYS 求解实际问题的产品，它是专门从事于模型分析的有限元软件，能很好地和现有的CAD三维软件无缝接口，来对模型进行静力学、动力学和非线性分析等功能。
基于Ansys Workbench的圆柱销接触分析
前面一篇基于Anｓys经典界面得接触分析例子做完以后,不少朋友希望了解该例子在Woｒkbench中就是如何完成得。
我做了一下,与大家共享,不一定正确、毕竟这种东西,教科书上也没有,我只就是按照自己得理解在做,有错误得地方,恳请指正、1.问题描述一个钢销插在一个钢块中得光滑销孔中。
已知钢销得半径就是0、5 unｉts, 长就是２.５ｕｎits,而钢块得宽就是4 Uniｔs, 长4 Ｕnits,高为1 Uｎｉts,方块中得销孔半径为0.49 uｎiｔｓ,就是一个通孔。
钢块与钢销得弹性模量均为３6e6,泊松比为0.3。
由于钢销得直径比销孔得直径要大,所以它们之间就是过盈配合。
现在要对该问题进行两个载荷步得仿真、(1)要得到过盈配合得应力。
(2)要求当把钢销从方块中拔出时,应力,接触压力及约束力、2.问题分析由于该问题关于两个坐标面对称,因此只需要取出四分之一进行分析即可、进行该分析,需要两个载荷步:第一个载荷步,过盈配合。
求解没有附加位移约束得问题,钢销由于它得几何尺寸被销孔所约束,由于有过盈配合,因而产生了应力。
第二个载荷步,拔出分析。
往外拉动钢销1、7 ｕｎiｔs,对于耦合节点上使用位移条件。
打开自动时间步长以保证求解收敛、在后处理中每1０个载荷子步读一个结果。
本篇只谈第一个载荷步得计算。
３.生成几何体上述问题就是ANSYＳ自带得一个例子。
对于几何体,它已经编制了生成几何体得命令流文件。
所以,我们首先用经典界面打开该命令流文件,运行之以生成四分之一几何体;然后导出为一个IGS文件,再退出经典界面,接着再到ＷＯＲＫＢENCH中,打开该ＩGS文件进行操作。
(３、１)首先打开ANSYS AＰDL14。
5。
(3。
2)然后读入已经做好得几何体。
从【工具菜单】——〉【＞【Read Input Frｏm】打开导入文件对话框找到ANＳYS自带得文件\PrograｍFｉles＼Anｓys Inｃ\Ｖ１45＼ＡNSYS\data\modｅls\blocｋ、inp 【ＯＫ】后四分之一几何模型被导入,结果如下图(3、3)导出几何模型从【工具菜单】】--〉【＞【Exporｔ】打开导出文件对话框,在该对话框中设置如下即把数据库中得几何体导出为一个ｂloｃｋ.igｓ文件。
基于ANSYSWorkbench的直齿轮接触分析_周钊
为 max 为 0.3 σH， 最大切应力的理论解为 221 MPa。 最大接触应力和最大切应力的理论解与有限元解 误差很大。 一般来说，小的接触刚度会导致大的穿 透深度，会产生较大的误差。 增大接触刚度来抵抗 穿透，使有限元仿真结果更可靠。
图 1 齿轮分割几何模型 齿轮接触处应力变化急剧， 需要设定较密网 格，而远离关注部位的非接触区域，改用较大尺寸
收 稿 日 期 ：2011-10-06 基 金 项 目 ：湖 北 省 教 育 厅 优 秀 中 青 年 课 题 （Q20082301）；湖 北 汽 车 工 业 学 院 学 生 科 研 项 目 （S201003018）
Abstract: Taking a pair of meshing involute spur gears as the research object, the finite element model is established for spur gears contact by ANSYS Workbench. The gears are simulated based on nonlinear contact method and finite element analysis. The corresponding calculation results of different contact stiffness values are listed and the convergence is analyzed. The simulation results are compared with the traditional theory. The results show it is feasible to analyze gear contact by using finite element method. Key words: finite element; spur gear; contact stress; contact stiffness
基于ANSYS软件的齿轮接触强度分析
10.16638/ki.1671-7988.2018.08.013基于ANSYS软件的齿轮接触强度分析季景方1，黎遗铃2（1.汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室（湖北汽车工业学院），湖北十堰442002；2.比亚迪汽车工业有限公司，广东深圳518000）摘要：齿轮传动是汽车传动的主要形式，其强度不足导致的失效问题给汽车企业造成巨大经济损失，文章基于ANSYS软件对齿轮接触强度进行分析。
首先使用CATIA软件建立了一对渐开线直齿圆柱齿轮的三维模型，并将三维模型导入ANSYS软件中进行了齿轮强度接触分析，得到了齿面、齿根等处的应力分布规律。
论文的研究为齿轮的设计提供了理论参考。
关键词：齿轮；接触强度；有限元中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)08-36-03Contact strength analysis of gear based on ANSYSJi Jingfang1, Li Yiling2( 1.Key Laboratory of Automotive Power Train and Electronics (Hubei University of Automotive Technology), Hubei Shiyan, 442002; 2.BYD Automotive Industry Limited Company. Guangdong Shenzhen 518000 )Abstract: The gear transmission is the main form of automobile transmission and the failure of gear causes great economic loss for automobile enterprise. Contact strength analysis of gear is researched based on ANSYS in this paper. The three- dimensional model of a pair of involutes spur gear is established by using CATIA and the three dimensional model is introduced into the ANSYS to carry out contact strength analysis, and the stress distribution law of the tooth surface and the tooth root is obtained. The research provides a theoretical reference for gear design in this paper.Keywords: gear; contact strength; finite elementCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)08-36-03前言齿轮传动以其工作可靠、寿命长等特点在汽车传动系中具有非常广泛的应用，其齿轮的质量和性能直接影响了产品的品质。
ANSYS workbench齿轮啮合瞬态动力学分析
ANSYS workbench齿轮啮合瞬态动力学分析齿轮传动是机械系统传动方式中应用最为广泛的一种，今天给介绍一下如何利用workbench实现齿轮啮合的瞬态动力学分析。
有限元分析流程分为3大步、3小步，如下图所示。
今天将以这种方式介绍使用workbench实现齿轮啮合的分析流程。
图1 有限元分析流程一、前处理1.1 几何模型的构建本文几何模型在SolidWorks中创建，并导入workbench中，如图所示图2 齿轮对几何模型1.2 材料定义材料选用结构钢：密度：7850kg/m3，杨氏模量：2.1e11Pa，泊松比：0.31.3 有限元模型的构建有限元模型的构建包括材料赋予、网格划分以及连接关系的构建1.3.1 材料赋予双击瞬态动力学分析流程中的Model，进入Mechanical界面，单击项目树Geometry 下的两个零件，左下角细节框中，Material处指派steel材料1.3.2 网格划分为便于分析及收敛，对网格进行一个简单的控制：首先在左侧项目树Mesh处插入一个method，选中两个齿轮，划分方法为MultiZone；然后插入两个Size，对几个参与啮合的齿面进行尺寸控制，得到了如图所示的网格模型。
图3 网格模型1.3.3 连接关系的构建连接关系包括两部分：接触和运动副，运动副可以实现齿轮的转动，接触可以实现齿轮的传力。
由于workbench会自动创建向邻近位置之间的接触，但默认接触为绑定接触，不符合实际情况，故直接删除，后续手动创建相应接触。
首先在左侧项目树Connections下插入一个Frictional contact，接触面选择其中一个齿轮参与接触的几个齿面，目标面选择另一个齿轮参与接触的几个齿面。
摩擦系数为0.15，Normal Stiffness为1，Update Stiffness为Each iteration，Time Step Controls为Automatic Bisection。
基于ANSYS的直齿面齿轮的接触应力分析
1072013年9月下 第18期 总第174期1 概述随着齿轮传动向重载、高速、低噪、高可靠性方向发展,现代齿轮设计对齿轮传动系统的静、动态特性提出了更高的要求。
齿轮设计的主要内容之一是强度设计,因此,建立比较精确的分析模型,准确的掌握齿轮应力的分布特点和变化规律具有重要的意义。
①③④设计模型的几何尺寸及边界条件如下表所示,大齿轮与小齿轮的齿厚为10mm,两个齿轮的中心距离为81mm。
小齿轮为主动齿轮,大齿轮为从动齿轮,小齿轮均匀转速0.2rad/s,大齿轮承受600N.m 的阻力扭矩,计算时间为1s.(如表1表2)2 模型的建立定义小齿轮渐开线,定义小齿轮根部过渡曲线,定义小齿轮齿廓线,建立小齿轮模型,同理建立大齿轮模型,调整两个齿轮的位置,如图1所示。
3 齿轮有限元网格模型的建立在Ansys中对齿轮副进行分析,首先要建立齿轮的有限元网格模型。
依据齿轮啮合模型参数,把根据齿面方程设计的专有程序计算结果导人Ansys,建立齿轮单齿有限元网格模型如图2所示。
针对所建齿轮模型,在齿高方向划分了17层单元,过渡部分划分4层单元,齿厚方向划分41层单元,为节省计算资源,省略了齿轮的辐板和轮载部分等对接触分析结果影响不大的部分。
该模型共有7896个节点,7678个单元,轮齿采用Solid45八节点线性等参元,将生成的单齿模型数据导人到Ansys中,并对其进行旋转复制等操作,把单齿模型拓展为有限元网格模型。
4 齿面接触情况及分析过程在上述模型上施加扭矩,对面齿轮副进行分析计算。
由于面齿轮的传动误差都很小,一般都在10-4-10-2范围内,基本上呈一条直线,并且波动性不大。
下图给出面齿轮轮齿在一个啮合周期内5个啮合位置的接触情况。
其中:图3为初始啮合位置的接触情况,图4为啮合终了位置的接触情况。
图中显示了不同啃合位置面齿轮轮齿接触区域的位置和形状变化,反映了齿轮副的啃合性能。
理论上讲,面齿轮啃合时为点接触,而在加载时齿面形成椭圆状接触区,接触区的大小用接触椭圆的长轴来衡量。
基于ANSYS的齿轮接触问题研究
用柔度矩阵法求解三维弹性接触问题，只需调用一次有限元法得到各接触体可能接触点对上分别作用单位力时的柔度值，就可以完成接触问题的求解。
３有限元模型对一些比较复杂的结构计算，较为有效的方法是运用有限元模型进行数值计算，来获得所需要的计算结果。
为了模拟齿轮之间的接触力的传递情况，在２个齿轮之间考虑了接触问题，采用的有限元计算软件是ＡＮＳＹＳ。
３．１齿轮有限元建模（１）大齿轮主要参数模数：２．５ｎｌｌｎ齿数：３０材料：４５钢泊松比：０．２５９（２）小齿论主要参数模数：２．５ｍｌｎ齿数：２０材料：４０Ｃｒ泊松比：０．２７７由于ＡＮＳＹＳ在齿轮造型比较复杂，所以，利用其比较完善的数据接口，在ＣＡＸＡ电子图板中利用其自带的齿轮库完成齿轮造型，以ＩＧＳ文件格式导入到ＡＮＳＹＳ中。
３．２定义单元属性由于直齿齿轮可以转化为平面问题，所以选用二维４节点片面单元ＰＬＡＮＥｌ８２用于建立面模型。
３．３网格划分如果用智能网格划分可能无法保证分析结果的精确，可以控制轮廓线上的单元数进行智能划分，网格划分结果见图１。
图１齿轮对整体有限元模型接触处的局部网格见图２，根据划分情况可以＜起重运输机械：》２００８（６）看出在接触处网格足够紧密，而不会产生应力集中的部位网格较疏松。
减少了不必要的单元，大大减少了计算量。
图２局部接触处网格划分４建模中的一些问题由于接触问题是一种高度非线性问题，其处理上存在２大难点：（１）在求解问题之前，并不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其他因素而定；（２）大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供选择，摩擦使问题的收敛变得困难。
接触问题分为２种基本类型：刚体一柔体的接触，柔体一柔体的接触。
齿轮接触问题是典型的柔体一柔体的面一面接触问题。
４．１处理界面约束的方法选择在ＡＮＳＹＳ中，提供了４种处理界面约束的方法：（１）Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子法；（２）罚方法；（３）啪ｇｅ法和罚方法结合；（４）增广的Ｌａｇｒａｎｇｅ法。
根据AnsysWorkbench的圆柱销接触分析
前面一篇基于Ansys经典界面的接触分析例子做完以后，不少朋友希望了解该例子在Workbench中是如何完成的。
我做了一下，与大家共享，不一定正确。
毕竟这种东西，教科书上也没有，我只是按照自己的理解在做，有错误的地方，恳请指正。
1．问题描述一个钢销插在一个钢块中的光滑销孔中。
已知钢销的半径是0.5 units, 长是2.5 units，而钢块的宽是4 Units, 长4 Units,高为1 Units,方块中的销孔半径为0.49 units,是一个通孔。
钢块与钢销的弹性模量均为36e6，泊松比为0.3.由于钢销的直径比销孔的直径要大，所以它们之间是过盈配合。
现在要对该问题进行两个载荷步的仿真。
（1）要得到过盈配合的应力。
（2）要求当把钢销从方块中拔出时，应力，接触压力及约束力。
2．问题分析由于该问题关于两个坐标面对称，因此只需要取出四分之一进行分析即可。
进行该分析，需要两个载荷步：第一个载荷步，过盈配合。
求解没有附加位移约束的问题，钢销由于它的几何尺寸被销孔所约束，由于有过盈配合，因而产生了应力。
第二个载荷步，拔出分析。
往外拉动钢销1.7 units，对于耦合节点上使用位移条件。
打开自动时间步长以保证求解收敛。
在后处理中每10个载荷子步读一个结果。
本篇只谈第一个载荷步的计算。
3．生成几何体上述问题是ANSYS自带的一个例子。
对于几何体，它已经编制了生成几何体的命令流文件。
所以，我们首先用经典界面打开该命令流文件，运行之以生成四分之一几何体；然后导出为一个IGS文件，再退出经典界面，接着再到WORKBENCH中，打开该IGS文件进行操作。
（3.1）首先打开ANSYS APDL14.5.（3.2）然后读入已经做好的几何体。
从【工具菜单】-->【File】-->【Read Input From】打开导入文件对话框找到ANSYS自带的文件\Program Files\Ansys Inc\V145\ANSYS\data\models\block.inp 【OK】后四分之一几何模型被导入，结果如下图（3.3）导出几何模型从【工具菜单】】-->【File】-->【Export】打开导出文件对话框，在该对话框中设置如下即把数据库中的几何体导出为一个block.igs文件。
基于AnsysWorkbench渐开线直齿圆柱齿轮有限元分析_李静
机电技术 2013年6月48基于Ansys Workbench 渐开线直齿圆柱齿轮有限元分析李 静 崔俊杰(中北大学机电工程学院，山西太原 030051)摘要：通过Pro/e软件进行参数化建模，运用Ansys Workbench软件对直齿圆柱齿轮进行分析计算，得到齿轮的应力分布图及变形图，并且根据所得结果分析提出改进措施。
关键词：参数化；直齿圆柱齿轮；Ansys Workbench；应力中图分类号：TH132. 41 文献标识码：A 文章编号：1672-4801(2013)03-048-02齿轮传动具有传动效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比稳定等优点而被广泛用于航天、船舶、汽车、机器人技术等领域。
齿轮传动中齿轮轮齿通常会发生轮齿折断、齿面磨损、齿面胶合、齿面点蚀等失效形式，这些失效导致传动性能减低甚至没有传动性能，从而引起重大事故，甚至造成生命危险。
对于不同类型的齿轮其载荷受力点不同，如：1) 高精度齿轮在受载时，齿根所受弯矩最大，齿根所受最大弯矩发生在轮齿啮合点处于单对齿啮合最高点；2) 中等精度齿轮，由于制造误差，实际上齿顶处啮合的轮齿分担大部分载荷，为了计算方便，通常认为全部载荷作用在齿顶，这样计算出来的齿根弯曲强度会比实际的富裕，能够充足的保证齿根弯曲强度。
参数化设计可以大大提高建立模型的速度，在产品的系列设计、相似设计中使原本复杂繁重的设计工作变得简单快速，大大减少了设计人员的工作量。
本文以典型的渐开线直齿圆柱齿轮为分析对象，通过Pro/e进行参数化建模，运用Ansys Workbench进行分析计算，为类似齿轮的改进设计提供参考。
1 三维模型的建立及参数化过程Pro/e软件是PTC公司研发的三维软件，最早引用了参数化设计理念，在目前的三维造型软件领域占有着重要地位。
运用Pro/e软件，进行齿轮参数化设计，具体设计步骤如下(以直齿圆柱齿轮为例)：1) 设置齿轮的基本参数。
打开“工具”→“关系”命令，在对话框中选择“局部参数”，设置齿根高、齿顶高、齿根圆直径、齿顶圆直径等参数值；2) 添加关系式。
基于ANSYS有限元软件的直齿轮接触应力分析
基于ANSYS有限元软件的直齿轮接触应力分析一、本文概述随着现代机械工业的飞速发展，齿轮作为机械设备中的关键传动元件，其性能的稳定性和可靠性对于设备的长期运行和维护至关重要。
直齿轮作为齿轮传动的一种基本形式，其接触应力的分布与大小直接影响着齿轮的工作性能和使用寿命。
因此，对直齿轮接触应力的深入研究与分析，对于提高齿轮的设计水平、优化制造工艺以及提升设备的整体性能具有重要意义。
本文旨在利用ANSYS有限元软件对直齿轮的接触应力进行分析。
简要介绍了直齿轮的基本结构和传动原理，阐述了接触应力分析的必要性和重要性。
详细阐述了ANSYS有限元软件在齿轮接触应力分析中的应用，包括建模、网格划分、材料属性设定、接触设置、求解及后处理等关键步骤。
通过实例分析，展示了ANSYS软件在直齿轮接触应力分析中的具体操作流程，并对分析结果进行了详细的解读。
总结了利用ANSYS进行直齿轮接触应力分析的优势和局限性，并对未来的研究方向进行了展望。
本文旨在为齿轮设计师和工程师提供一种有效的直齿轮接触应力分析方法，帮助他们更好地理解直齿轮的应力分布特性，优化齿轮设计，提高齿轮的工作性能和可靠性。
本文也为相关领域的学者和研究人员提供了一种有益的参考和借鉴。
二、直齿轮接触应力的理论基础在直齿轮传动过程中，接触应力是决定齿轮使用寿命和性能的关键因素之一。
因此，对其进行准确的接触应力分析至关重要。
接触应力的分析主要基于弹性力学、材料力学和摩擦学的基本理论。
弹性力学是研究弹性体在外力作用下变形和应力分布规律的学科。
在直齿轮接触问题中，通常假设齿轮材料为线性弹性材料，满足胡克定律。
齿轮在啮合过程中，由于接触力的作用，齿面会产生弹性变形，进而产生接触应力。
材料力学是研究材料在受力作用下的应力、应变和强度等性能表现的学科。
对于直齿轮，材料的选择对齿轮的接触应力分布和承载能力有重要影响。
通常，齿轮材料需要具备较高的弹性模量、屈服强度和疲劳强度等。
基于ANSYS Workbench对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命分析
基于ANSYS Workbench对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命分析ANSYS Workbench 对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命分析随着工业技术的发展，机械传动的要求也越来越高，其中齿轮传动作为一种重要的机械传动方式，其性能要求也更加苛刻。
齿轮传动在使用过程中，由于长时间受到外界力的作用，很容易出现接触疲劳问题，从而影响其正常工作。
因此，如何预测齿轮接触疲劳寿命，对于提高齿轮传动的可靠性，具有重要的意义。
渐开线直齿圆柱齿轮是一种传动效率高、噪音小、负载能力强的齿轮。
为了准确预测其接触疲劳寿命，我们可以使用ANSYS Workbench来进行分析。
首先，在ANSYS Workbench中建立一个3D的渐开线直齿圆柱齿轮模型，确定齿轮的几何参数和材料属性，在模型中加入齿形偏差和存在底隙等实际工作条件，再定义边界条件、力和载荷。
接下来，我们使用ANSYS中的逐步荷载分析方法，模拟齿轮在连续负载中的应力、应变和位移等变化情况。
然后，通过霍尔曼准则计算渐开线直齿圆柱齿轮的接触应力、接触疲劳极限和疲劳指数等参数，进而预测其接触疲劳寿命。
同时，为了保证分析结果的准确性，在分析过程中我们还需要考虑一些影响因素。
例如，在定义材料属性时，需要考虑其疲劳性能和断裂模式。
在模拟载荷和边界条件时，需要确保其与实际工作条件相匹配，并考虑齿轮工作时的动态因素。
最终，通过ANSYS Workbench对渐开线直齿圆柱齿轮的接触疲劳寿命进行分析，可以预测出齿轮在不同负载条件下的疲劳寿命，分析出齿轮的疲劳寿命与设计的安全寿命之间的差距，进而优化齿轮的设计方案，提高其可靠性和寿命。
总之，ANSYS Workbench作为一款常用的FEM软件，能够提供准确的齿轮接触疲劳分析，对于提高齿轮传动的性能、可靠性和寿命，具有很大的作用。
对渐开线直齿圆柱齿轮进行接触疲劳寿命分析时，需要收集并分析一些相关数据，以确定齿轮的材料属性、载荷、边界条件等因素。
基于ANSYS Workbench对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命分析
计满足要求强度及疲劳寿命， 具有可靠的理论依据。本文
利用 三 维 造 型 软 件 ＰｏＥ ＧＮ Ｅ 与 有 限 元 分 析 软 件 ｒ Ｎ ＩＥ Ｒ ／
（） ２ 齿轮的基圆半径
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由于有限元软件 中疲劳寿命模块 的局 限， 国内外对
齿轮疲劳寿命分析仅处于实验室试验阶段， 而实验设备等
其他外界因素对产品疲劳寿命的影响非常大， 并且开发和
测试 的周期 长 、 成本高 。如今 随着有 限元 软件技 术 的不 断
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基于Ansys Workbench的齿轮接触应力分析
基于Ansys Workbench的齿轮接触应力分析
梁竞夫;张浩
【期刊名称】《机械管理开发》
【年(卷),期】2016(000)007
【摘要】通过实例阐述了如何运用UG软件对一对相互啮合的齿轮进行建模,并利用Ansys Workbench对模型进行有限元划分,结合实际使用状况,对齿轮加载约束和载荷,对该对齿轮的齿面接触应力进行有限元分析.
【总页数】3页(P27-29)
【作者】梁竞夫;张浩
【作者单位】太原重工齿轮传动分公司,山西太原030024;太原重工股份有限公司,山西太原030024
【正文语种】中文
【中图分类】TG457.25
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基于ANSYS的圆柱直齿轮接触应力分析
基于ANSYS的圆柱直齿轮接触应力分析摘要：根据轮齿齿廓的数学模型,在ANSYS环境下建立了轮齿平面有限元模型,并进行了应力分析计算.与传统的方法相比,有限元分析法能准确地获得齿轮的真实应力场,为齿轮强度计算提供了可靠的依据.通过实例阐述了直齿轮的建模方法,并介绍了具体的设计原理,将生成的一对齿轮进行标准安装生成啮合模型。
通过ANSYS转化成由节点及元素组成的有限元模型,运用完全牛顿-拉普森方法进行接触应力的静力学求解,并介绍了算法原理。
说明了新的接触单元法的精确性、有效性和可靠性。
关键词：齿轮Ansys 接触应力接触分析有限元Based on the ANSYS spur gear contact stress analysisAbstract: According to the mathematic model of a tooth profile of gear,the finite element model of a flat of gear tooth was established under the environment of ANSYS and the stress of a gear tooth was analyzed and caculated by means of finite element method. The real stress field of gear obtained by finite element method was more accurate than that obtained by traditional method.Therefore,it can provide the dependable basis for strength calculation of teeth of the gear.The method of modeling of spur gear is illustrated by an example. The concrete design principles are introduced as well.A constructed pair of gears is fixed normatively to give birth to gear model. By way of ANSYS,the gear model is transformed to the finite element model consisting of nodes and elements. Then NR method is used to get the statics solution by contact stress,and the arithmetic principle is introduced. The new contact element method proposed in the thesis is proved to be precise,valid and reliability. Keyword:gear Ansys contact stress contact analysis finite element0 引言齿轮传动是机械传动中最广泛应用的一种传动，它具有效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点。