基于Ansys有限元仿真采棉机齿轮箱中间轴的强度分析

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基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告

基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对齿轮的疲劳进行分析,计算出齿轮的最大寿命。

然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为齿轮的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。

二、问题分析如下图所示为某齿轮三维模型，参考图示形状，自定义尺寸，并建立一对啮合齿，施加50N*M扭矩进行齿轮接触分析，随后进行疲劳分析，分析齿轮寿命，材料为40Cr。

图1 齿轮三、有限元建模寿命分析之前需要进行强度分析，在Windows“开始”菜单中执行ANSYS—Workbench 命令。

创建项目A，进行静力学分析，双击左侧的static structure即可图 2 强度分析项目如图 3所示，40Cr材料的杨氏模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3，密度7800kg/m3，两对齿轮的材料一致。

图 3 材料定义双击Geometry进入几何模型建立模块，进行几何建模。

只需要建立齿轮的端面然后拉伸即可，另一对齿轮采用该齿轮进行对称偏移获取，首先建立齿轮端面草绘，为保证结构对称，只建立一半截面，如下图所示：拉伸截面，并对称建立整个单齿，如下所示：同理建立另一齿轮，最终模型如下所示进入Workbench进行材料设置，其中齿轮分别设置材料为结构钢。

进行网格划分，设置网格尺寸为2mm，最终有限元网格模型如下图所示：图7 网格设置图8 网格模型模拟实际情况，从动齿内圈固定，主动齿施加扭矩，如下图所示图9 载荷约束四、有限元计算结果（1）位移变化，如图12所示，结果最大变形为0.2mm，图12 位移云图（2）等效应力计算结果，如图3所示，最大等效应力为467.4MPa图13 等效应力云图添加Fatigue tool进行疲劳分析，Fatigue设置如下寿命云图如下所示，应力最大区域，寿命最小，该齿轮最多可以使用14794次，此后便会发生裂纹破坏。

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。

一种基于ANSYS的齿轮齿面接触强度分析与结构优化

44研究与探索Research and Exploration ·改造与更新中国设备工程 2018.08 (下)机器发生故障时，齿轮是最容易出故障的部件之一，齿轮在运行中经常会发生轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等问题，因此对齿轮进行接触分析是很有必要的。

本文用Pro/E 标准渐开线方程建立齿轮的准确模型，导入ANSYS 中进行接触分析，通过Conry 编程模拟计算出齿轮的接触应力的分布，Refeat 计算出了齿面的接触应力和齿根应力，然后对齿轮进行拓扑优化，得到齿轮在腹板上的最佳材料分布，对优化的结果进行分析并且做出合理性总结，得到齿轮最终的形态。

一种基于ANSYS 的齿轮齿面接触强度分析与结构优化田静（太原工业学院机械工程系，山西太原 030008）摘要：本文用Pro /E 标准渐开线方程建立齿轮的准确模型，导入ANSYS 中进行接触分析，然后对齿轮进行拓扑优化，得到齿轮在腹板上的最佳材料分布，对优化的结果进行分析并且做出合理性总结，得到齿轮最终的形态。

关键词：齿轮；三维建模；ANSYS；接触分析；拓扑优化中图分类号：TH132 文献标识码：A 文献编号：1671-0711（2018）08（下）-0044-03进行维修，以此来消除潜在的故障以及零部件的损坏，这其中主要包括定期对设备零部件进行清洁、润滑以及拧紧等。

预防性维修并不需要深入设备内部，进而难以从根本上延长机械自动化设备的使用寿命以及减少故障发生率；故障性维修则主要就是排查矿山机械设备故障并且恢复设备功能，使用的方法主要就是单机修理、总成互换法等等，这些方法能够有效的提升矿山机械自动化设备故障维修的效率。

当前，矿山机械自动化设备维修方法中最为常用的就是总成互换法，这种方法主要就是使用新的机械元件来替换已经损伤的元件，然后再对损伤元件进行修复，等到检验合格之后再将其进行重新使用。

这种方法不仅仅能够简化设备维修流程，并且还能够有效的提升设备出勤率，极大程度上提高矿山企业的效益。

基于ANSYS的齿轮仿真分析

基于ANSYS的齿轮仿真分析齿轮是一种常见的机械传动元件，广泛应用于工业生产中的各种机械设备中。

齿轮的工作性能直接影响着整个传动系统的性能和可靠性。

为了确保齿轮的正常工作和延长使用寿命，需要对齿轮进行仿真分析。

本文将介绍基于ANSYS软件的齿轮仿真分析方法和流程。

首先，进行齿轮的几何建模。

使用ANSYS软件中的几何建模工具，根据实际齿轮的参数进行几何建模。

包括齿轮的齿数、模数、齿宽等参数。

建立三维模型后，对齿轮进行网格划分，生成有限元模型。

接下来，进行材料属性的定义。

根据实际齿轮的材料，定义材料属性。

包括弹性模量、泊松比、材料密度等参数。

这些参数将被用于后续的载荷和刚度分析。

然后，进行齿轮的载荷分析。

齿轮在工作过程中受到来自外界的载荷作用，主要包括径向力、切向力和轴向力等。

通过ANSYS中的载荷工具，对齿轮进行载荷加载。

可以根据实际工况设置载荷大小和方向。

进行齿轮的接触分析。

齿轮的接触是齿轮传动中的重要性能指标之一、通过ANSYS中的接触分析工具，可以计算齿轮接触面上的应力分布、接触区域和接触压力等参数。

这些参数对于齿轮的寿命和工作性能有重要影响。

进行齿轮的动力学分析。

齿轮在传动过程中会产生振动和噪声。

通过ANSYS中的动力学分析工具，可以计算齿轮的振动模态、固有频率和振动幅度等参数。

这些参数对于齿轮的运行平稳性和噪声控制有重要意义。

最后，进行疲劳分析。

齿轮在长时间使用过程中，容易出现疲劳破坏。

通过ANSYS中的疲劳分析工具，可以预测齿轮的寿命和疲劳破坏位置。

通过疲劳分析结果，可以调整齿轮的设计参数，提高其工作寿命。

综上所述，基于ANSYS的齿轮仿真分析包括几何建模、材料属性定义、载荷分析、接触分析、动力学分析和疲劳分析等步骤。

通过这些分析，可以评估齿轮的工作性能，指导齿轮的设计和改进。

同时，齿轮仿真分析可以帮助优化整个传动系统的工作性能和可靠性，提高机械设备的制造水平和整体效益。

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引言：齿轮是一种常见的传动装置，广泛应用于机械工程领域。

为了确保齿轮的可靠性和安全性，需要对其进行强度分析。

有限元方法是一种广泛使用的工程分析方法，可以对齿轮的强度进行准确的分析和预测。

本文将介绍基于ANSYS软件的齿轮强度有限元分析。

1.有限元建模：首先，需要进行齿轮的有限元建模。

在ANSYS软件中，可以通过创建几何体来构建齿轮模型。

可以根据实际情况选择建模方法，例如使用曲线来描述齿廓，并通过拉伸、旋转等操作来构建齿轮体。

在建模过程中应注意准确描述齿轮的尺寸、齿廓等关键参数。

2.材料属性定义：在有限元分析中，需要为齿轮定义材料属性。

根据齿轮的材料特性，可以选择合适的材料模型。

对于金属齿轮，通常可以采用线弹性或塑性模型。

在ANSYS软件中，可以通过选择材料属性来定义齿轮的材料模型，并设置相应的材料参数。

3.载荷和边界条件：在齿轮强度分析中，需要为齿轮定义载荷和边界条件。

载荷是齿轮承受的外部力和力矩，可以通过模拟实际工作情况来确定。

边界条件是指限定齿轮模型的边界约束条件，可以固定齿轮的一些部分或进行其他约束设置。

4.网格划分：有限元分析中的网格划分对结果的准确性和计算效率有重要影响。

在齿轮分析中，需要对齿轮模型进行网格划分，将其划分为一系列小单元。

在ANSYS软件中，可以选择不同的网格划分方法和参数，以获得合适的网格质量。

5.材料应力分析：在齿轮分析中，需要分析齿轮的应力分布情况。

通过有限元分析可以得到齿轮在不同位置的应力值，并可以通过结果云图等方式来可视化应力分布。

对于齿轮强度分析来说，重点要分析齿轮齿面、根底、齿轮轴等处的应力情况，以判断其是否满足设计要求。

6.应力分析结果评估：在有限元分析过程中，需要对分析结果进行评估。

可以将得到的应力结果与材料的强度数据进行比较，判断齿轮是否满足强度要求。

如果应力超过了材料极限，说明齿轮存在强度问题，需要进行结构优化和改进。

基于ANSYS的齿轮箱齿轮特性分析

广东造船2019年第3期（总第166期）46作者简介：赵晓明（1986-），男，讲师。

研究方向为轮机工程。

收稿日期：2019-01-19基于ANSYS的齿轮箱齿轮特性分析赵晓明（武警海警学院，宁波 315801）摘要：为了解齿轮箱工作时齿轮受力和机械振动情况，找出影响齿轮传动性能的因素,创建齿轮三维仿真模型。

利用ANSYS软件对齿轮弯曲应力及模态进行分析，得到齿轮的受力情况和每一阶的模态特征；再通过改变齿轮本身结构进行模态分析，找出影响齿轮模态频率的主要因素，为齿轮的设计建造提供参考。

关键词：仿真设计；齿轮；有限元中图分类号：U663.31 文献标识码：AModal Analysis of Gear Box Based on ANSYSZHAO Xiaoming( Public Security Marine Police Academy, Ningbo 315801 )Abstract: In order to understand the stress and mechanical vibration of the gear when the gearbox works, to find out the factors affecting the transmission performance of the gear, a 3d simulation model of the gear is created and the bending stress and modal of the gear are analyzed by the ANSYS software. The force of gear and the modal characteristics of each order are obtained. By changing the structure of the gear itself, the modal analysis is carried out to find out the main factors affecting the modal frequency of the gear, which provides a reference for the construction and design of the gear.Key words: Simulation design; Gear; FEM1 前言齿轮箱是船舶推进系统的关键组成部分，齿轮箱运行质量的好坏直接影响船舶的动力性能[1]。

采棉头齿轮箱中间轴系统的建模及有限元分析

用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件对采棉头齿轮箱中间轴系统进行三维数字建模，可以更方便设计人员利用其Ｆｅａｔｕｒｅ．Ｍａｎａｇｅｒ直观地修改。
２．１零件的三维数字建模
下，受力的不稳定及突变都会引起中间轴的失效。一旦中间轴发生失效断裂，就会影响到中问轴上其零部件的正常工作状况，降低中间轴系统工作精度，缩
的动力增大，需要电动机输出更大的功率。大齿轮功
和技术改进，机采棉含杂率问题和棉花质量等级问题
已基本得到解决。中间轴系统是采棉机传动系统的重要部件，其作用是把电动机动力经中间轴系统齿轮
连接盘脱开，大齿轮空转，切断动力传递，保护小齿轮及后面的传动装置，离合连接盘脱开，起到过载保护
的作用。
工艺流程及装配时的精度都会影响中间轴的可靠性。
在工作过程中，采棉机中间轴所受的应力是随采摘滚筒负载大小变化的交变应力，如果中间轴长时间处在交变应力的作用下，容易产生疲劳破坏，而且破坏部位常发生在应力集中的部位。因此，在正常工作状况
箱变速传到采棉头滚筒和摘锭上。

基于ANSYS技术的齿轮箱模态分析及优化

1. 引言
齿轮箱是传动系统中的重要组件，是轴承、齿轮等零部件安装的基础。齿轮箱在受到外界激励时不可避免的要产生振动，箱体要承受各种载荷并产生应力和变形[1]；齿轮啮合过程
中产生冲击，通过轴和轴承传递到箱体而引起箱体的振动。齿轮箱的振动不仅会产生噪声，
还会引起箱体内齿轮和轴的不对中，加速齿轮及轴承表面的磨损。继而会导致系统产生故障，严重时会产生重大生产事故，带来经济损失。而振动系统与系统的形式具有一定的关联性，因此开展对齿轮箱的动态特性分析研究将有着重大的实际意义。
图 3 齿轮箱一二阶振型
分析如下：
图 4 箱体三四阶振型 -3-
中国科技论文在线

如表 2、图 3、图 4 所示，一阶振型为箱体沿 x 方向的整体摆动，摆动以箱体与底座连接处为中心，向上则摆动幅度增大，摆动容易引起连接处的疲劳损伤，故需增加连接处刚度。
The Modal Analysis and optimization of gear box based ANSYS
-5-
中国科技论文在线

Zhang Xueliang1，Cheng Hang 1，Zhao Yuan1
1Electronic Engineering Research Institute and Taiyuan University of Technology Mechanical， Taiyuan，PRC,(030024)
3.4 箱体材料属性的确定
箱体材料为铸铁，上下箱体均为同一材料，查手册知铸铁的弹性模量、密度和泊松比如表 1
所示
表 1 箱体材料属性
1.6 × 1011
kg/ m3 7.8 ×103
3.5 边界条件的确定
齿轮箱工作时，通过螺栓固定底座，为模拟齿轮箱实际工作情况，达到准确预估箱体动态特性的目的，需对箱体模态分析施加正确的边界条件，即对箱体底部施加面约束[6]。网格划分后模型共包括 71995 个节点，44800 个单元。箱体约束的有限元模型如图 2 所示

基于ANSYS的齿轮仿真分析

2011.12
1、3关键点和渐开线
通过镜像操作(Main>Preprocessor>Modeling>Reflect>Lines) 齿根过渡曲线进行镜像生成完整的渐开线。
关键点的建立：
1 POINTS
TYPE NUM
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
DEC 11 2011 16:08:21
轮廓线建立：
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2011.12
(Main Menu—Preprocessor—Material Props—Material Models—Define Material Models Behavior ) 材料模型：Thermal(热)
Density(密度) 2、3网格划分
采用自由网格划分 ,自由网格对于单元形状无限制,映射网格对包含的单元形状有限制，而且必须满足特定的规则。
齿轮温度沿啮合线是变化的，节点的温度变化是随时间变化的。上图能直观反映出各点温度值，为进行齿轮胶合强度计算提供很好依据。
2011.12
2011.12
基于ANSYS的齿轮仿真分析
目录
1 概述 2 建模 3 分析 4 求解 5 结果分析
2011.12
概述
1、主要工作本文主要在ANSYS中建立了齿轮模型的。并且对齿轮应力进
行分析，通过与理论分析的比较，验证了ANSYS在齿轮计算中的准确性和有效性。经过应力分析，证实这种建模方法比较准确。
此外，由于齿轮的温度分布和变化是计算齿轮热变形和判断齿轮是否胶合的主要依据，因此对齿轮的温度场也进行了分析。
(Main Menu>Solution>-Solve->Current LS) 2、8后置处理

基于ANSYS的齿轮静力学分析及模态分析

基于ANSYS的齿轮静力学分析及模态分析齿轮是常用的动力传动装置，广泛应用于机械设备中。

在设计齿轮传动系统时，静力学分析和模态分析是非常重要的步骤。

本文将重点介绍基于ANSYS软件进行齿轮静力学分析和模态分析的方法和步骤。

1.齿轮静力学分析齿轮静力学分析旨在分析齿轮传动系统在静态负载下的应力和变形情况。

以下是基于ANSYS进行齿轮静力学分析的步骤：步骤1：几何建模使用ANSYS中的几何建模工具创建齿轮的三维模型。

确保模型准确地包含所有齿轮的几何特征。

步骤2：材料定义使用ANSYS的材料库定义齿轮材料的力学性质，例如弹性模量、泊松比和密度等。

步骤3：加载条件定义定义加载条件，包括对齿轮的力或力矩、支撑条件等。

加载条件应符合实际使用情况。

步骤4：网格划分使用ANSYS的网格划分工具对齿轮模型进行网格划分。

确保网格划分足够细致以捕捉齿轮的几何特征。

步骤5：模型求解使用ANSYS中的有限元分析功能对齿轮模型进行求解，得到齿轮在加载条件下的应力和变形分布情况。

步骤6：结果分析分析模型求解结果，评估齿轮的强度和刚度。

如果发现应力或变形过大的区域，需要进行相应的结构优化。

2.齿轮模态分析齿轮模态分析用于确定齿轮传动系统的固有频率和模态形态。

以下是基于ANSYS进行齿轮模态分析的步骤：步骤1：几何建模同齿轮静力学分析中的步骤1步骤2：材料定义同齿轮静力学分析中的步骤2步骤3：加载条件定义齿轮模态分析中，加载条件通常为空载条件。

即不施加任何外力或力矩。

步骤4：网格划分同齿轮静力学分析中的步骤4步骤5：模型求解使用ANSYS中的模态分析功能对齿轮模型进行求解，得到其固有频率和模态形态。

步骤6：结果分析分析模型求解结果，确定齿轮传动系统的固有频率和模态形态。

根据结果可以评估齿轮传动系统的动力特性和工作稳定性。

综上所述，基于ANSYS进行齿轮静力学分析和模态分析可以有效地评估齿轮传动系统的强度、刚度和动力特性。

这些分析结果对于优化齿轮设计和确保齿轮传动系统的正常工作非常重要。

基于Ansys Workbench的齿轮轴有限元分析

引言摆线针轮行星传动属于K-H-V 行星齿轮传动，与普通的齿轮传动相比，摆线针轮行星传动具有以下主要特点：传动比范围大，单级传动比为6~119，两级传动比为121~7569，三级传动比可达6585030；结构紧凑、体积小、质量轻。

摆线针轮行星传动采用了行星传动结构和紧凑的输出机构，因而结构紧凑，与相同功率的普通齿轮传动相比，体积和质量均可减少1/2~1/3；运转平稳，噪声低；在摆线针轮行星传动过程中，摆线行星轮与针轮啮合齿数较多，且摆线行星轮与针轮的啮合、输出机构的销轴与行星轮端面的销轴孔及行星轮与偏心套之间的接触都是相对滚动，因而运转平稳、噪声低；传动效率高，除了针轮的针齿销支承部分外，其他部件均为滚动轴承支承，同时针齿套的使用使得针轮与摆线行星轮的啮合由滑动摩擦变为滚动摩擦。

因而，摆线针轮行星齿轮传动机构同一般的减速机构相比有更高的传动效率。

一般单级传动效率为90%~95%。

齿轮轴是传动的薄弱环节，限制了高速轴的转速和传递的功率。

减速器系统强度取决于减速器内部各个零件的强度，它们直接决定了减速器的使用寿命，因而各零件具有合理的强度是十分重要的。

国内外许多专家学者对减速器的强度分析作了深入的研究，常用的方法有解析法、试验法和有限元法。

张迎辉等利用MATLAB 软件分析计算得出行星架的支承刚度和曲轴的弯曲刚度对固有频率的影响明显[1]。

张迎辉等分析了机器人用RV 减速器中支承轴承刚度及曲轴和齿轮之间角度周期性变化的影响，并对轴承刚度的灵敏度进行了分析，提出了避免共振和保持精度的方法[2]。

在风电变桨减速器零部件设计过程中需要考虑零部件的传动可靠性、安装合理性，而齿轮轴作为传动的关键零件，在实际应用中至关重要，该零件也容易造成磨损，所以对其进行强度分析就显得尤为重要。

此外，对于轴这些传递动力的零件应在满足强度要求的前提下，使其尺寸尽量小、寿命尽量长。

1齿轮轴的设计因轴为齿轮轴，材料与行星齿轮的相同，故选用20CrMnTi ，渗碳淬火、回火处理。

基于ANSYS的齿轮强度有限元分析

边界范围。即当离齿根的深度PQ达到1.5m(m为齿轮的模
数),宽度PS达到6m时,齿轮体变形基本不再受影响,可以近
似看作该处的实际位移为0。
3.2单元类型的选择和网格划分
根据计算对象的具体情况(边界变化情况、应力变化情况
等)、计算的精度要求、计算机容量大小、计算的经济性,以及是
否有合适的程序等等因素进行全面分析比较,选择合适的单元
数自动生成齿廓),而Pro/E软件能比较方便地实现这一目的,
与ANSYS有良好的数据接口,所以作者首先运用Pro/E软件,
建立了一个精确的三维参数化圆柱齿轮模型,接着将由Pro/E
软件中生成的模型导入ANSYS,对齿轮的静态特性和模态特
性进行了有限元分析,得出了推土机终传动齿轮的强度特性,将
版社,(2004-2006版)。
参考文献
[1]陈肖静.《旅游概论》,北京,中国商业出版社,2002.8.
[2]编写组.《世界一百五十年大变化》,北京,人民出版社,
2002.12.
[3]辛建荣.《旅游区规划与管理》,天津,南开大学出版社,
2003.1.
[4]马勇.《区域旅游规划》,天津,南开大学出版社,2000.
加强区域联合,推动地区旅游,我们至少做好以下两点:
第一、甘肃发展旅游业,应当拓宽眼界,放开思路。在具体的
操作中,与陕西、四川这两个旅游大省相嫁接,建设跨省区的旅
游热线,吸纳海内外旅游者;与宁夏、青海、新疆、内蒙古这四个
旅游资源特点各异的省区相连,积极发展各具特色的跨省区旅
游。钱其琛总理就曾说过,西部各地区应树立“大旅游”观念,把
来。由于结果数据量非常大,在此不可能一一列出各个节点的数

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。

基于ANSYS的齿轮结构静力分析

基于ANSYS的齿轮结构静力分析摘要：本文基于强度分析的原理，利用三维建模软件SOLIDWORKS建立好齿轮模型，然后转换格式利用Pro/E和ANSYS接口，将齿轮模型导入到ANSYS 中，从而在一定的载荷和约束作用下对齿轮进行强度分析。

强度分析有动态分析和静态分析两种，本文只进行静态分析，分析齿轮的应力应变集中的地方是否合理，并从分析所得到的数据中研究其最大应力是否满足要求，从而完成对齿轮的结构静力分析。

关键词：强度分析ANSYS 有限元分析齿轮结构1前言齿轮机构可以用来传递任意两轴之间的运动，其传递准确可靠，效率很高，而且齿轮机构是传统和现代机械中应用最为广泛的一种传动机构[1]。

在各种零件失效的形式中，齿轮也是最容易出现失效的常见零件之一。

而且零件的结构强度分析关系到所设计的机器能否正常工作并达到一定的使用要求，因此对齿轮的强度进行分析是很有必要的。

强度分析的目的主要是分析零件的结构强度是否满足要求，分析所用的数据或图表的来源既可以是一些经验公式分析后得到的，也可以是从一些相关的强度分析软件中得到。

一般的齿轮都是渐开线齿廓，可以利用相关的软件进行建模，如本文采用了美国参数技术公司开发的建模软件Pro/E 进行齿轮建模，然后再导入ANSYS进行强度分析。

2有限元模型的建立2.1 几何模型的建立齿轮的基本参数齿轮：模数m=2.5mm，齿数z=33，压力角α=25°，为正常齿制的齿轮，h*a=1，c*=0.25，齿宽b=94mm。

为了更加简便的建模，首先使用SOLIDWORKS软件将齿轮的三维实模型建立好。

而且由于是结构静力分析，载荷往往只在一个齿上，为了使分析效率有所提高，又可以节约计算机的分析时间，根据圣维南原理，可将模型进行一定的简化。

如图2-1所示。

2.2 模型的导入2.2.1ANSYS简介伴随有限元方法理论的发展，为了更好的使用有限元方法理论进行工程问题的分析求解，一些大型软件应运而生，其中就包括了ANSYS。

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。

轴的扭转强度校核-基于ANSYS软件分析

轴的扭转强度校核
齿轮减速器的第二轴（只受扭转作用）的转速为1850r/min ，轴的直径d=30mm ，许用剪应力[τ]=40MPa 。

试校核此轴的强度。

1 理论解
Mpa Wp M 34.20max ==
τ 2 ANSYS Workbench 求解
这是一个纯扭转问题，因此与轴的长度无关。

建模时可取较小的长度，有利于减少单元的数量。

（1）建立直径为20mm ，长度为3mm 的轴的模型。

（2）以单元尺寸为1mm，划分网格。

（3）进入静力学分析，在轴的一端面添加固定约束，在另一端面添加扭矩。

以分量形式加载扭矩
添加剪应力为求解结果，并求解。

（4）结果比较
表1 轴受纯扭转变形计算结果和理论结果的对比最大应力
理论值 ANSYS 值比值最大剪应力
20.34 20.364 1.001
由于 ][max ττ<，所以轴满足强度要求。

基于ANSYS的齿轮强度有限元分析

622013年第31期（总第274期）NO.31.2013( CumulativetyNO.274 )通常在设计齿轮强度选择过程中，采取的多是人工方式进行设计和齿轮强度校验，具体方法是材料力学，用齿轮作为悬臂梁，对齿面接触强度和翅根弯曲强度进行设计和校核。

接着利用所得的设计结果对结构进行设计，同时将二维图纸画出来。

1　设计想法实践中可以看到，ANSYS技术对复杂实体建模表现出一定的局限性，一方面难以保证渐开线齿廓自身的形状精确度，另一方面也不能完成参数化设计。

对于Pro/E软件而言，其可以有效解决这一问题，实现这一操作目标；此外，与ANSYS之间的数据接口性能也比较好。

笔者建议在Pro/E软件应用基础上，建立一个精确度非常高的三维参数化圆柱齿轮模型，然后向ANSYS中导入Pro/E软件得到的模型，对齿轮模态、静态特性等进行有限元分析，此时推土机的终传齿轮自身的强度特性就可以得出，最后可以通过振型图、应用云图以及变形云图等方式和方法，对分析结果进行最为直接的显示。

2　建模图1 齿轮模型以笔者之见，齿轮模型建立只需将模数、齿数以及压力角和螺旋角等齿轮参数整合，并对轮缘、辅板的厚度以及轴孔的半径等参数进行综合考虑，便可以自动生成齿轮。

低，所以得到了极大的推广。

而现代社会中随着PC机的普及发展，虚拟仪器的测试技术得到了实现，与前两段历程相比，这个阶段操作性更强，且费用最低，其灵活性与效率也最高，势必在将来得到大发展，但是其漏洞在于潜在的第三方技术的升级成为了始终威胁安防系统的隐患。

5　结语信息技术与通信技术的发达使安防技术的质量与效率愈加提高完善。

目前，安防技术已经涵盖了几乎所有行业，包括建筑、生活区、银行、交通、车辆等。

伴随人民生活水平的提高其需求水平相应增加，安防意识也越来越强，信息技术的飞速发展也反过来刺激了不法人员的升级换代，所以安防系统的重要性可想而知，由于智能安防市场的扩大，越来越多的企业开始介入对其的研发，但是客观的安防并不能根除危机隐患，要从根本上杜绝还依赖于社会精神文明的建设，人民总体素质的提高。