Workbench心得——行星齿轮瞬态动力学分析
WORKBENCH中的动力学分析简介PPT课件
WORKBENCH中的 动力学分析简介
第九章
WORKBENCH中的动力学分析简介
第一节 ANSYS WorkBench概述 第二节 WorkBench中的模态分行 第三节 WorkBench中的谐响应分析
WORKBENCH中的动力学分析
第一节 ANSYS WORKBENCH概述
• 什么是 ANSYS Workbench?
Availability
x x x x
… 接触域
• 对于 ANSYS 专业licenses 和更高的licenses, 在模态分析中，存在更多 的接触选项:
• 对于粗糙和无摩擦的接触 , “Inter fac e Treatment ” 能被转变为 “Adjusted to Touch,” 这种方式将使接触面分别按照绑定和不分离 接触来进行处理. (假如这个选项被设置了，那么即使有间隙存在, 这 些部分也按照最初就已经接触上的情况来进行计算.)
• 关于预应力模态分析的内容，参见本节后面的部分B. 在这种情况下，只是为了体现预应力效果，载荷 才被考虑.
• 在模态分析中可以使用各种约束: • 假如没有或者只存在部分的约束, 刚体模态将能被检测和获得测评. 这些模态将处于0位置或者0HZ附 近. 与静态结构分析不同, 模态分析并不要求禁止刚体运动. • 边界条件对于模态分析来说，是很重要的。因为他们能影响部件的振型和固有频率. 因此需要仔细考 虑模型是如何被约束的.
… ANSYS WORKBENCH概述
Design Simulation 概述
• DS可以做的分析类型(续):
• 谐分析: • 计算结构在正弦激励下的响应.
• 线性屈曲: • 计算屈曲的失效载荷和安全系数及其屈曲形态.
行星齿轮传动系统的动力学建模与分析
行星齿轮传动系统的动力学建模与分析齿轮传动系统是一种常见的机械传动形式，由多个齿轮通过啮合传递动力。
在齿轮传动系统中，行星齿轮传动系统是一种常见的结构。
它由中央太阳齿轮、外圈行星齿轮和内圈行星齿轮组成。
行星齿轮传动系统具有紧凑结构、传动比变化范围广和承载能力强的特点，所以在很多机械传动系统中得到广泛应用。
了解行星齿轮传动系统的动力学特性对于设计和优化机械传动系统具有重要意义。
行星齿轮传动系统的动力学建模是研究其特性的基础。
一般而言，行星齿轮传动系统的动力学研究可以分为两个方面：传动系统的静态行为和传动系统的动态行为。
首先，我们来讨论行星齿轮传动系统的静态行为。
行星齿轮传动系统的静态行为主要包括传动比和齿轮位置分析。
传动比决定了输入轴和输出轴的转速比，对于不同的工况要求，传动比的变化范围也是需要考虑的因素。
齿轮位置分析是指确定各个齿轮之间的相对位置，这对于齿轮的啮合是否合理具有重要影响。
在行星齿轮传动系统的静态行为分析中，可以采用几何法和力学法相结合的方法，来求解传动比和齿轮位置。
几何法主要通过几何关系求解，力学法则涉及到力矩平衡和力平衡，求解过程需要考虑到齿轮的几何关系和曲柄等部件的力学特性。
其次，我们来讨论行星齿轮传动系统的动态行为。
行星齿轮传动系统的动态行为主要包括齿轮振动、齿轮动力学和齿轮传动系统的自激振动分析。
齿轮振动是指齿轮在运动过程中由于齿轮的不平衡、啮合刚度等因素引起的振动。
齿轮动力学是指齿轮在运动过程中由于齿轮的载荷和齿轮啮合行为引起的力学现象。
自激振动是指齿轮传动系统由于齿轮的不均匀磨损、齿轮啮合误差等因素引起的自激振动。
行星齿轮传动系统的动态行为分析需要采用系统动力学和振动理论等方法，通过建立数学模型来求解相应的动力学方程。
对于行星齿轮传动系统的动态行为分析，可以分为线性动力学分析和非线性动力学分析。
线性动力学分析是指在小扰动情况下对齿轮传动系统进行的分析，一般求解线性化的动力学方程来得到系统的频率响应和稳定性。
ansysworkbench瞬态动力学实例
在本文中，我将为您撰写一篇关于ANSYS Workbench瞬态动力学实例的文章。
我们将深入探讨ANSYS Workbench在瞬态动力学仿真方面的应用，从简单到复杂、由浅入深地讨论其原理和实践操作，并共享个人观点和理解。
第一部分：介绍ANSYS Workbench瞬态动力学仿真ANSYS Workbench是一种用于工程仿真的全面评台，包含了结构、流体、热传递、多物理场等多种仿真工具。
瞬态动力学仿真是ANSYS Workbench的重要应用之一，它能够模拟在时间和空间上随机变化的动力学过程，并对结构在外部力作用下的动力响应进行分析。
在瞬态动力学仿真中，ANSYS Workbench可以模拟诸如碰撞、冲击、振动等动态载荷下的结构响应，用于评估零部件的耐久性、振动特性、动态稳定性等重要工程问题。
通过对这些现象的模拟和分析，工程师可以更好地了解结构在实际工况下的性能，进而进行有效的设计优化和改进。
第二部分：实例分析为了更直观地展示ANSYS Workbench瞬态动力学仿真的应用，我们以汽车碰撞仿真为例进行分析。
假设我们需要评估汽车前部结构在碰撞事故中的动态响应，我们可以通过ANSYS Workbench建立汽车前部结构的有限元模型，并对其进行碰撞载荷下的瞬态动力学仿真。
我们需要构建汽车前部结构的有限元模型，包括车身、前保险杠、引擎盖等部件，并设定材料属性、连接方式等。
接下来，我们可以在仿真中引入具体的碰撞载荷，如40km/h车速下的正面碰撞载荷，并进行瞬态动力学仿真分析。
通过仿真结果，我们可以获取汽车前部结构在碰撞中的应力、应变分布，以及变形情况，从而评估其在碰撞事故中的性能表现。
第三部分：个人观点与总结通过以上实例分析，我们可以看到ANSYS Workbench瞬态动力学仿真在工程实践中的重要应用价值。
瞬态动力学仿真不仅能够帮助工程师分析结构在动态载荷下的响应，还可以为设计优化、安全评估等工程问题提供重要参考。
基于Workbench_的齿轮齿廓修形研究
图1 齿轮副仿真模型图2 齿廓修形参数示意图验公式及有限元法，都可以确定轮齿的最大修形量。
有限元技术建立在弹性力学理论基础上，对具体的工况进行了分析，所得的结果是轮齿接触弯曲、剪切等各种变形的组合，能够准确反映齿轮的应力和变形状态。
本文对大小齿轮的齿顶分别修形，通过有限元提取啮入点和啮出点的变形量，与某一最大修形量经验公式进行对比，分析及过程如下。
图3a是齿轮刚啮入状态，小齿轮是主动轮，带动大齿轮运转。
“1”处为小齿轮某齿刚刚进入啮合时的状态，理想情况下是不存在变形的。
但实际啮合中，由于“2”和“3”处齿面接触弹性变形的影响，小齿轮在啮入的瞬间，大齿轮的齿顶与小齿轮的齿根位置发生少量干涉“Δ”，形成啮入时的冲击。
这个干涉量相当于大齿轮齿顶的修形量。
同理，如图3b所示，“4”处为小齿轮某齿退出啮合的瞬间，受到“1”、“2”和“3”处齿面接触弹性变形的影响。
小齿轮在2.2 齿廓修形曲线与修形长度本文选取walker修形曲线进行修形，修形曲线的方程如下。
式中 L——单双齿啮合区分界点到啮入点（或啮出点）的距离， 即为修形的长度X——啮合点的相对坐标，沿啮合线，原点在单双齿交替 点处Δ——距离为X时的修形量，Δmax为最大修形量建立修形齿轮渐开线模型（图5），用作图法求得齿轮的实际啮合线的长度B B=12.391，求得重合度ε=1.399，则修形长图3 齿轮啮合示意图图5 啮合点相对坐标计算示意图图4 变形量提取结果所以其中,αk为渐开线发生线与渐开线交点所对应的压力角。
图6 定义接触对图8 载荷设置图9 未修形的齿轮啮入、最大应力及啮出状态图10 修形后的齿轮啮入、最大应力及啮出状态图7 网格划分图11 修形前接触应力变化图图12 修形后接触应力变化图载荷和时间步的设置：在大小两个齿轮中心施加一个相对于地面的转动副，设置小齿轮为主动轮，在小齿轮上施加251.33 rad/s的转速，大齿轮上施加201.25 N•m的阻力矩（图8）。
workbench瞬态动力分析
Dx IT20 L 波长方向的长度 c 弹性波速 E 杨氏模量 E
质量密度
非线性响应
• 非线性响应
–全瞬态分析可包括任何非线性类型. – 更小的 ITS 通常有助于平衡迭代收敛. – 塑性、蠕变及摩擦等非线性本质上是非保守的，需 要精确地遵循载荷加载历程.小的 ITS 通常有助于精 确跟踪载荷历程. – 小的ITS可跟踪接触状态的变化.
– 模态叠加法 – 直接积分法
• 运动方程可以直接对时间按步积分。在每个时间点（time = 0, Dt , 2Dt, 3Dt,….) ，需求解一组联立的静态平衡方程 （F=ma）；
– 需假定位移、速度和加速度是如何随时间而变化的， (积分方案选择) – 有多种不同的积分方案，如中心差分法，平均加速度 法, Houbolt, WilsonQ, Newmark 等.
积分时间步长
• 如何选择 ITS? • 推荐打开自动时间步长选项 (AUTOTS), 并设置 初始时间步长Dtinitial和最小时间步长Dtmin 、最 大时间步长Dtmax. ANSYS 会利用自动时间步长 功能来自动决定最佳时间步长Dt. • 例如: 如果AUTOTS 是打开的， 并且Dtinitial= 1 sec, Dtmin= 0.01 sec, and Dtmax= 10 sec; 那 ANSYS 起始采用 ITS= 1 sec ，并依据结构的响 应允许其在0.01 和 10 之间变动.
缩减/完整结构矩阵
• 求解时既可用缩减结构矩阵，也可用完整结构矩阵； • 缩减矩阵：
– 用于快速求解； – 不允许非线性因素存在 – 根据主自由度写出[K]、[C]和[M]等矩阵，主自由度是完全自由度 的子集； – 缩减的 [K] 是精确的，但缩减的 [C] 和 [M] 是近似的。
基于ANSYS Workbench的2K-H行星齿轮减速器行星轮系有限元分析
表 ２ 行星轮系的材料参数
零件 名称
材 料
弹性 模 量 ／Ｐａ
泊松 比
密 度／（Ｋｇ／ｍ ）
太 阳轮 行 星 轮
４２ＣｒＭ ｏ
２．１２ｘ１０
０．２８
齿 圈
２．１．２ 网格 划分 在进 行有 限 元分 析计 算前 ．必 须对 行 星轮 系装 配模 型 进行 网格 划 分 ，它 的好 坏 直接 关 系到求解 的准确度及速度．为了提高计算效率 ，并根据计算机硬件配置情况 ，本文选用 ＳＯＬＩＤＩ８７单元． 在 ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中行星轮系装配模型采用 自由网格划分的方法 ，实际就是在四面体 和扫掠型划 分 之 间 自动切换 ，在划分过程 中设置 “Ｒｅｌｅｖａｎｃｅ Ｃｅｎｔｅｒ”为 “Ｆｉｎｅ”，细化 网格 ，最后划分 的节点数为 ２６７ ６５４， 单元 数为 １３９ ６３１．划分 网格 后 的有 限元模 型如 图 ２（ａ）所示 ． ２．】．３ 定 义边界 条件 模 型导人 ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件后 ，系统将 自动为行 星轮 系传 动装 配模 型增 加接 触关系 ，对一般的静力学接触 问题分析 ，只需确定其他约束关系和载荷 ，即可进行静态求解 ．在三个行 星 齿轮轴颈 、太 阳轮轴颈处施加 圆柱面约束 以模拟轴承支承 ，切线方 向设定为“自由”，在齿圈的外圈添加 固定约束．根据行星轮系］二作要求 ，在太 阳轮（动力输入轴 ）轴颈处加载转矩 １．８ｘ１０ Ｎ·ｍｍ，加载后的有 限元 模 型如 图 ２（ｂ）所示 ．在 静力 学分 析设 置 选项 中 ，设 置 “Ｌａｒｇｅ Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ”为 “ｏｎ”，激 活 大变 形 ，然 后 进 行 求解 ．
收稿 日期 ：２０１６—０４—０６ 作者简介 ：王彦军（１９７７一），男 ，讲师 ．Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｙｊ２００４７１６＠１６３．ｔｏｍ 基金项 目：宁德职业技术学院育苗基金项 目（ｚＲ２０ｌ３ＹＭ０４）．
基于Workbench的行星齿轮组热-结构耦合分析
齿 轮胶合或 点蚀失效 。查阅当前文献 发现 国内外 的学者对
热分析方法、温度场在啮合齿轮 内部 的分布 以及对流换
热 、热 传导等 热边 界条件 的确 定都进行 了研 究 。热对 齿轮传 动过程 中的应 力有很大影 响，但现有研 究大多将应 力 和温度 单 独 进行研 究 ，研 究 结果 实 际并不 能 很好 地模
０ 引言
行星 齿轮 组 是汽 车减 速箱 关 键零 部件 之 一 ，其传 动
场 常用 的 两种 方法 是 直接 耦合 和顺 序 耦合 ，直接 耦 合是
直 接 用 热一 应 力 耦 合单 元 ，得 到 热 分析 和 结 构 应 力分 析
性 能直接 影 响着 汽车 减速 箱 的工 作性 能 ， 由于汽 车行 驶 过 程 中调 速频 繁 ，齿 轮 收到 的扭 矩强 度大 ，因而 行星 齿 轮 组 传动 故 障也 是汽 车 多发 故障 之一 。现 有研 究 多集 中
件 研究 提供 理论 依据 和更 加准 确 的研 究方 法 。
齿面 的粗 糙度 、润滑 油的动力粘度 ，齿轮的表面温Βιβλιοθήκη 等影 １ 热力耦合方法
结构 在承 受变 化 的温 度载 荷 时 ， 由于 部 分约 束而 使 变 形 受到 限制 ，就会 在 内部产 生 热应 力 。热 应力 实 际上 是 热 和 应 力 两个 物 理 场 的耦 合 ， 目前 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 研 究 耦 合
基于Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 的行 星齿轮组热一 结构耦合分析
ｃｏ ｕｐｌ ｉ ｎ ｇ ａｎ ａｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｐ ｌ ａｎ ｅｔ ａｒ ｙ ｇ ｅａｒ ｓ ｅｔ ｂ ａｓ ｅｄ ｏｎ ＡＮ ＳＹＳ Ｗ ｏｒ ｋｂ ｅｎｃ ｈ
基于ANSYS Workbench的风电行星齿轮特性分析
李红 丽 － ． ， 徐 刚 １ ， ２ ， 梅华平 ， 刘 丽华 ， 肖淑 芬 ， 李 涛 。
（ １ ． 湖北工程学院机械工程学院 ， 湖北孝感 摘 ４ ３ ２ ０ ０ ０ ； ２ ． 武汉理工大学信 息工程 学院， 湖北武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ０ ）
分 析 研 究静 态受 力 下 的 接 触 应 力和 变形 。 分 析 结 果 对 齿轮 齿根 应 力监 测 有 良好 的 指 导 意 义 关键 词 ： 行星齿轮 ； 静／ ， Ｊ 学； 齿根 应 ； 有 限 兀 分析 中 图分 类 号 ： Ｈ１ ３ ２ ． ４ ２ ５ 文献标识码 ： Ｂ
ｉ ｎ ｎ ｌ 。 所 建 模 如 图 １
所示 ， 街罔 固定 ， 人 轮 为主动 轮 ， 行 星 轮 数
皱 ３个
图 １ 行 星 齿 轮 结构
２ 行 星 齿 轮 静 力学 分 析
２ ． １ 理 论 分 析
行譬 齿轮机构一般采用直齿 圆柱齿轮 ， 对于直齿轮 而 ＾ ‘ ， 主动 轮所传递 的扭矩 没为 Ｔ ，则 ’ ｊ 之棚啮合 的轮 齿将受 到沿 着啮合
必要对行星轮系进行传动特件分析 。 。 埘行星直 齿轮系啮合进行受力分析并计算齿根应力。以某
型 号风 电 齿 轮 箱 行 星 齿 轮 机 构 为 例 ， 建 市行 星齿 轮 模 型 ， 利用 有 限 元 分 析 研 究 其 静 态 受 力 下 的 接 触 力和 变 形 。 １ 行 星 齿 轮 几 何 模 型 建 立 行星齿轮其实就是多个齿轮组成的齿轮系 ， 包 括 有 人 阳轮 、
要： 以行 星齿轮 齿根 应力监 测为需求背景， 根 据力学理论 分析齿轮啮合过程 中的受力情况， 计算齿根 处的弯曲应 力； 利用有限元
行星轮减速器瞬态动力学分析与故障诊断
188研究与探索Research and Exploration ·智能检测与诊断中国设备工程 2023.12（下）1 前言随着我国制造业的不断发展，越来越多的大型、重型、智能型设备被运用于各个行业，设备越大，其越需要大扭矩进行驱动，行星齿轮以其较小的体积、超高的传动比以及防止回转性等优点，被运用于采煤机、水力发电机、舰船、坦克等民用和军用装备中。
无论是煤矿开采过程中重型设备的搬运，还是矿产资源的远距离运输都会遇到各种复杂的路况，均会导致变速装置中的斜齿行星轮啮合轮齿受到严重的冲击，降低行星轮变速器的使用寿命。
齿轮在使用过程中受到冲击不仅会影响行星齿轮机构的动态性能，还会引起行星齿轮系统的振动导致其产生噪声加快系统的损坏，因此，分析齿轮传动过程中的力学性能，对行星齿轮系统进行优化设计、强度校核、噪声控制以及故障诊断均具有重大工程意义。
长时间处于高速、重载的工况条件下运行的行星轮减速器经常会出现齿面点蚀、磨损、胶合和剥落等故障。
随着人们对深度学习理论研究的不断成熟，促使故障诊基金项目：河北省重大科技成果转化专项（22293601Z）。
行星轮减速器瞬态动力学分析与故障诊断王伟，池耀磊，魏培雨，受中秋（河北金融学院，河北 保定 071051）摘要：基于斜齿轮的渐开线方程利用Solidworks 构建斜齿行星轮减速器的立体模型图，并引入ANSYS Workbench 软件中，根据斜齿行星轮系的载荷特点，利用Trancient Structura 瞬态接触分析模块，完成动态特性的仿真研究，获得斜齿行星轮系动态接触区域的应力集中点。
由于啮合传动造成应力集中点不同程度的破坏，模拟出不同的故障损伤情况，并利用卷积神经网络对不同损伤情况做出故障诊断。
本研究对保持斜行星齿轮系的平稳运行具有重大的安全意义。
关键词：行星轮；仿真；故障诊断；神经网络；Ansys中图分类号：TH132.46 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2023）12（下）-0188-03断的方法普遍用于机械、建筑、医疗、采矿等各个行业中。
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。
WORKBENCH中的动力学分析简介
• 有关pinball region的内容和如何定义其大小，请参考第 3 和 4章
• 对于ANSYS 结构licenses和更高的licenses, 假如表面将要被接触，但 实际上是自由面（没有接触），那么摩擦接触和绑定接触将变得非常的 相似.
Training Manual
DYNAMICS 8.1
WORKBENCH中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Training Manual
DYNAMICS 8.1
Design Simulation 概述
• DS可以做的分析类型(续):
– 谐分析: • 计算结构在正弦激励下的响应.
– 线性屈曲: • 计算屈曲的失效载荷和安全系数及其屈曲形态.
对于相同的模型模态分析比起静态分析通常要花费更多的计算因为他们的求解方程是不solution分支条里的worksheet表提供了详细的求解输出内容包括所使用的内存数和已经提取了的模态阶如果在一个求解完成之后需要获得应力应变或者更多的频率振型那ansyslicenseavailabilitydesignspaceentra求解完成后将可获得振型的结果由于没有激励作用在结构上因此振型只是与自由振动相关的相对值振型位移量应力和应变只是相对值而不是绝对在detailsview里面能够看到每个结果的频率值
Training Manual
• 在模态分析中，不能使用结构和热载荷
– 关于预应力模态分析的内容，参见本节后面的部分B. 在这种情况下，只是 为了体现预应力效果，载荷才被考虑.
WorkBench静力学瞬态动力学计算案例
WorkBench静力学瞬态动力学计算案例首先，我将介绍一个WorkBench静力学的案例。
然后，我将讨论WorkBench瞬态动力学计算的案例。
最后，我会提供一些对于这两个案例的建议和总结。
假设我们正在设计一座桥梁，我们需要确定它的静力学行为以确保其结构的合理性。
我们可以使用WorkBench来进行强度和稳定性分析。
首先，我们需要将桥梁的CAD模型导入到WorkBench中。
然后，我们可以定义网格和边界条件。
例如，我们可以定义桥墩和桥面板的材料属性，包括弹性模量、杨氏模量和泊松比。
接下来，我们可以施加荷载并进行分析。
我们可以定义静态荷载，如自重和交通荷载，并在WorkBench中进行分析。
通过分析，我们可以确定桥梁在荷载下的应力和变形情况，以评估结构的强度和稳定性。
现在，让我们转向WorkBench瞬态动力学计算的案例。
在这个案例中，我们将考虑一个弹性球在斜面上滚动的情况。
首先，我们需要建立一个球体的模型并将其导入到WorkBench中。
我们可以定义球体的材料特性，如弹性模量和泊松比。
然后，我们可以定义质量、初速度和斜面的角度等初始条件。
我们可以施加一个与时间相关的荷载，如斜面的施加力。
通过在一段时间内对系统进行求解，我们可以计算出球体在斜面上的运动轨迹。
通过WorkBench完成这个案例，我们可以得到球体滚动的速度、加速度和位置等信息。
这些信息对于设计和分析滚动机械系统或运动物体的行为非常重要。
对于这两个案例，以下是一些建议和总结：1.在进行静力学和瞬态动力学计算之前，务必要仔细定义模型的几何形状、边界条件和材料特性。
确保这些定义准确无误，以获得准确的分析结果。
2.在进行瞬态动力学计算时，考虑时间因素非常重要。
确保选择适当的时间步长和求解方法，以获得准确和稳定的计算结果。
3.在分析结果时，关注关键参数如应力、变形、速度和加速度。
这些参数可以帮助我们评估系统的安全性和性能。
4. WorkBench提供了丰富的后处理工具，如图形可视化和报告生成。
Workbench行星齿轮瞬态动力学分析(甲类精制)
然后我们就需要对模型添加约束和连接，主要包括有joints和frictionless contacts，添加完的效果如图。添加过程请看下面详述。
首先添加三个类似的运动副，都是需要Body-Ground形式。
第一个添加太阳轮的旋转副。revolute joint。Body-ground。
再添加三角架的旋转副。revolute joint。Body-ground。
再添加内齿圈的固定副。fixed joint。Body-ground。
接着添加一个Body-Body的旋转副，也就是三角板与行星轮之间的旋转连接。revolute。Body-Boby。
第9章 WORKBENCH中的动力学分析简介
在“Limit Search to Range” 中，能指定最小和最大的频率. 但是要注意这个选项和“Max Modes to Find”是相关联的， 假如不需要足够多的模态，在
这个搜索的频率范围内，并不 是所有的模态都能发现.
WORKBENCH中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述
启动 Design Simulation
• 启动DS有两种方法:
– 从ANSYS Workbench中直接进入
– 直接从CAD系统中进入
WORKBENCH中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述 启动 Design Simulation（续）
Workbench 起始界面提供对Workbench 项目创 建、打开、输入数据db功能。
WORKBENCH中的动力学分析
… ANSYS WORKBENCH概述
Design Simulation 界面
WORKBENCH中的动力学分析
第二节 WORKBENCH模态分析
• 在本节主要介绍如何在Design Simulation中进行模态分析. 在 Design Simulation中, 进行一个模态分析类似于一个线性分析.
ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
Availability x x x x x
…求解结果
• 在Frequency Finder里，相应的命令分支是最需 要得到的
基于ansys workbench的电机行星齿轮结构设计研究与分析
表1电机参数
参数
项目
100 3000 320 380
峰值功率,kW 峰值转速,r/min 峰值扭矩,Nm 额定电流,Arms
参数
150 7800 800 150
表2行星齿轮参数
项目
参数
项目
输入峰值功率,kW 输入极限转速,r/min
150 7800
输出峰值扭矩,Nm
传动效率,（％）
参数 2400
>98
新能源汽车驱动电机技术对衡量电驱动汽车产 品可靠性起着决定性作用，目前市场中常用的驱动电 机有三项异步电机和永磁同步电机，因永磁同步电机 具有效率高、功率因素高、体积小、温升低等明显优 势，所以被广泛地应用于汽车上。基于以上因素，本团 队设计研发一款可稳定持续输出大扭矩、结构紧凑、 可靠性高、维护保养成本低的行星排驱动电机，并借 助ANSYS Workbench平台对其核心零部件结构强度
A ： Static Structural Equivalent Stress
dEpuivalentC von-Misea )StresB
册錨3星期三上午10：37
23.467Max 20.86 18.253 15.646 13.039 10.432 7.8256 5.2188 2.612 0.0051185 Min
进行了仿真计算，在大量参考国内外文献的同时结合 行业经验对行星排结构进行了强度校核，进一步保证 研发设计的可行性。
1电机模型及结构参数
1.1电机模型及方案 设计之初本团队结合永磁同步电机参数及行星
排电机总成输出参数，确定行星排的传动比为3,将 电机轴作为行星排的太阳轮输入，齿圈制动，框架输
出。通过行星排实现
减速增扭，更好地匹
Workbench心得——行星齿轮瞬态动力学分析
然后我们就需要对模型添加约束和连接，主要包括有 看下面详述。
在这里首先将三角形的齿轮架给刚化， 因为整个分析中不考虑它的影响， 主要首先拿到模型可以看出这里是个行星轮结构。
考虑齿轮之间的作用。
joints 禾口 frictionl ess con tacts，添加完的效果如图。
添加过程请首先添加三个类似的运动副，都是需要Body-Ground形式。
第一个添加太阳轮的旋转副。
revolute joint 。
Body-ground。
再添加三角架的旋转副。
revolute joint 。
Body-ground。
CAEmMttric Jmm, kq, "4,気 mV, nrA) Degrees再添加内齿圈的固定副。
fixed joint 。
Body-ground 。
Filr- Fdrt Vtew UniE Toe i Hetp Q专皿砖甸tl 诡冏因・)▼ —t1臂斤胃A IB O 1® ■胡▼ 二屮毀題■软匹q ci.罠-科h 営how "i/rrticr 1!W^e+fBrw■ Edg@ "応ring 寿〒 X T J X * 1*1 HEldwn AnnetiiiciME 品切 li lu^iiLL^r»'urd 呼 备肚血 Sody * AR EudL 川5帕 h b匸 ewv&tiym :| K *Qu0mc ji] PT«|«r R jSl Gffnffle4r/± "Au 匚□nrtrtaiE 1 S«fcT*ms U 丿谢 匚汕neetm-s0# 麵 iwi b -毎-寸夸 & ^du * «-(jTDUTd Ta E 「29](±--^3 R E .•cki ■* - Gi QLjnd Tn F [±3]匹、坤 I 亠 JP and 1© A [40] 占"电 *3111 2舟Y 爷 & -FT4U 兀亍PK 审I Ccnlacb・* Fl*KJbElhlE£・ 【勒 To SL+lj. Y X1=低凶理毋・BI] web1 r-a n-Meaiii [B5] t.亘 intel Ccriil 口r-卉di 也W 用卜Srlifch 弼遵伞JcH *阴tabard 帕Pty 刁片垫 Solution LB6J…> _Ll 女Ld 即"n\ “上li* i ； 昨Ew .-ilk i 【9bConrect]«i Type Ecdy-<jrcund T i fxR JVD J utie T^^»jfidl ^Slfr' t JL {I M ITOU *TEidbrull Da 片 屯 N-mmV5uppr 疋 dItrtrwceCc>2rcfan!Ttr Syrtffr- ；^ferr-ic? Ctwrd ~^e z-y^t-r?"5-upir>g MethodGeonwtn甬KI心pe J ismli d 訓％阿0 >Aich«rigvd Behavior RigidPin bail R 強 i”初StDp5・ Qiomndl To R41| J 2Z3：17：ar^i Fl icf He p让0-|<9 亠一-lL^> ^r^iphc!& ArnotabcnsiG 2 Mes^gias Na Se-ectiDH ¥Det a -s cf "Re-vciiJte - SrcMind T e Ff«4l]'Bedy □□□□「■0£D 壬D©D 1OD.CU (imm)柑 mid '■ I r - ■ J MV. p ,< ri"i' i 1. J h- -Hl ■- II ■■ Vir^/T iii.ri -^j -In- i| H M '- T ' 订・儿 ，ir ■ ■'■-* n ； .- I - JI ；I ^4 »'■rf hiim接着添加一个Body-Body的旋转副，也就是三角板与行星轮之间的旋转连接。
workbench瞬态动力分析
瞬态动力分析总论
• 定义：
– 确定结构在任意随时间变化载荷作用下系统瞬 态响应特性的技术。
• 输入数据：
– 最一般形式是载荷为时间的任意函数；
• 输出数据：
– 随时间变化的位移和其它的导出量，如：应力 和应变。
运动方程
• 基本运动方程
M u C u K u F t
– 用来设置初始条件
• 阶跃或渐进载荷
• 指定阻尼 • 使用缺省积分参数值
分析选项
• 阻尼
– α和b阻尼均可用； – 在大多数情况下，忽略α阻尼（粘性阻尼），仅指定b 阻尼（由滞后造成的阻尼）：
b = 2/w
式中 为阻尼比，w 为主要响应频率 （rad/sec）。
典型命令: ALPHAD，… BETAD，…
分析过程
• 讨论完全法瞬态分析过程. • 五个主要步骤:
– – – – – 建立模型 选择分析类型和选项 指定边界条件和初始条件 施加载荷历程并求解 查看结果
模型： 所有的非线性因素可允许注意要求密度！
分析选项
– – – – 进入求解阶段，并选择瞬态分析. 选择完全法 求解选项 阻尼
• 求解方法
分析选项
• 输出控制
–用来控制写到结果文件的内容. –使用命令 OUTRES 或选择 Solution > Sol’n Control.. > Basic –通常的选项用来将每个子步的结果写到结果文件中去.
• 可光滑绘制结果与时间的关系曲线. • 可能造成结果文件庞大.
分析选项
• 瞬态效应 on/off
零初始位移和零初始速度
• 是缺省的初始条件，即如果u0 = v0 = 0 ，则不需 要指定任何条件。 • 在第一个载荷步中可以加上对应于载荷 — 时间 关系曲线的第一个拐角处的载荷。 • 非零初始位移及 / 或非零初始速度 ─ 可以用 IC 命 令设置这些初始条件。 • 命令：IC
ANSYSWorkbench在结构瞬态动力学分析中的应用_巨文涛
mark 方法。 （ 13 ） 和（ 15 ） 得 由式（ 5 ） ， M］+ α1 ［ C］ + （ 1 － α f） ［ K］ ｝ ｛ un + 1 ｝ = （ 1 － ｛ α0［ a a int （ α0 ｛ u n ｝ + α2 α f ） ｛ F n + 1 ｝ + α f ｛ F n ｝ － α f ｛ F n ｝ + ［M ］ ｛ u n ｝ + α3 ｛ u n ｝ ） + ［ C］ （ α1 ｛ u n ｝ + α4 ｛ u n ｝ + α5 ｛ u n ｝ ） （ 16 ） 其中 1 － αm （ 1 － αf ） δ 1 － αm 1 － αm ， ， α2 = α3 = α0 = α1 = 2 ， 2α αΔt αΔt αΔt （ 1 － αf ） δ δ － 1， － 1 ） Δt － 1， α5 = （ 1 － α f ） （ α4 = 2α α HHT 是通过两个 由式（ 2． 13 ） 和（ 2． 16 ） 可以看出， 连续步长的线性组合来实现瞬态动力学平衡方程的。 另外在给定幅值衰减因子 γ 时， 其余四个参数为 1 1 2 αf = 0 ， α = （ 1 + γ） ， δ = + γ， αm = － γ 4 2 1 1 1 －γ 1 － 3γ 2 ， αm = αf = 或 α = （ 1 + γ） ， δ = + γ， 2 2 4 2 ［7 ］ 3 算例 某一回转钢结构构件 （ 如图 1 ） 以回转副和机架连 接， 并绕机架纯转动， 构件 （ 刚体或柔体 ） 长 100mm， 截 面为 10mm × 5mm， 初始角度为 30° ， 构件分别以角速度 6． 28rad / s 和角加速度 5rad / s2 绕机架转动。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
首先拿到模型可以看出这里是个行星轮结构。
在这里首先将三角形的齿轮架给刚化，因为整个分析中不考虑它的影响，主要考虑齿轮之间的作用。
然后我们就需要对模型添加约束和连接，主要包括有joints和frictionless contacts，添加完的效果如图。
添加过程请看下面详述。
首先添加三个类似的运动副，都是需要Body-Ground形式。
第一个添加太阳轮的旋转副。
revolute joint。
Body-ground。
再添加三角架的旋转副。
revolute joint。
Body-ground。
再添加内齿圈的固定副。
fixed joint。
Body-ground。
接着添加一个Body-Body的旋转副，也就是三角板与行星轮之间的旋转连接。
revolute。
Body-Boby。
最后就是两个齿轮之间的接触关系设置。
按照经验，在不考虑齿轮间摩擦的情况下，选择frictionless 接触类型。
之后，connections定义完全后，就可以对其进行网格划分。
网格划分这里完全采用Automatic不详述。
在之间添加了joints的基础之上，现在可以施加Joint load，这里我们取太阳轮为主动轮，添加一个Rotational Velocity的load。
最后，个人认为也是最关键的，就是对瞬态分析的参数（时间步）进行设置。
最后的最后，经过一个半小时的计算，得到计算结果。
帮帮帮帮帮。