ansys齿轮模态分析

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ANSYS循环对称结构的模态分析

循环对称结构的模态分析主要用在如齿轮，涡轮，叶轮等的具有循环对称结构物体的模态分析。

它通过模拟结构的一个扇区，通过分析这个扇区，从而扩展到整个模型。

它的步骤主要有6个。

1，建立基本扇区模型，也就是只建1/n的模型，一个齿活一个叶片的模型。

2，确定循环对称面（可以自动确定，也可以手动选择）。

3，施加边界条件。

4，制定分析类型和分析选项。

5，通过cycop命令指定循环求解选项，并用solve求解。

6，通过/cyexpand将振型扩展到全部360度范围，观察整个结果。

由于选择的谐波指数的关系，固有频率在排列上会有一些凌乱。

以前的ansys版本把谐波指数这个概念叫做节径，现在的都叫做谐波指数了。

按照整体结构分析，系统会把频率按照从小到大排列。

而用谐波指数这样计算出来的频率，他在排列的时候是按照谐波指数的增加而排列的，因此，相对应的固有频率有大有小，不规则（但是数值一样，就是排列不同）。

解决的办法是，你把这个结果提取出来，自己把它按照从小到大排列一下就可以了。

另外求解这个过程有一些注意的地方。

a在建立基本扇区的时候要在柱坐标系，你把csys置1就可以，b另外，扇区角选择能被360整除的。

c选择循环对称面时选择节点，好像其他特征不行（原因别人和我讲了，忘了）。

ac比较重要，b稍微注意一下就好。

然后就是求解方面了。

循环对称模态分析结果提取一般的结构模态分析完成后，要提取相应阶次结果，就用下面命令*GET,PARA,MODE,i,FREQ对于循环对称结构，取单个扇区进行分析，指定谐波指数The harmonic index，数值上谐波指数可以通过下面计算得到，The harmonic index= N/2 （N为偶数）The harmonic index=（N-1）/2 （N为奇数）上式中，N为总体模型分成的扇区总数。

然后对每次谐波设定提取模态阶次，分析的时候，ansys在原来扇区有限元模型的基础上，叠加一个完全相同的模型，通过谐波指数控制不同的傅里叶级数展开，从而扩展得到全模型的结果，对于这样计算的模态结果，ansys计算的时候，默认从0谐波开始计算，每次谐波按照一个载荷步（LSstep）进行，对应每次谐波下提取的固有频率按照子步substep给出，要提取所有谐波指数下的模态解，可采用下面命令/POST1*dim,frq_0,,7,10*do,i,1,7*do,j,1,10SET,i,j*GET,frq_0(i,j),ACTIVE,,SET,FREQ*enddo*enddo解释：按照谐波指数提取结构固有频率到数组frq_0中，i代表计算的LSstep，循环对称结构模态分析中，其最大值在数值上等于谐波指数+1，比如说，提取6次谐波，就需要7步计算；j代表每次谐波提取的固有频率个数。

基于ANSYS直齿圆柱齿轮有限元模态分析

表 1 齿轮各阶振动频率及对应主振型
模态号节径数
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
1
7
1
8
157. 7 9547 31526 33341 53151 7727. 6 7727. 6 15233 15233
测试频率/ Hz 7912. 2 9518. 5 31510. 5 33337. 4 53159. 6 7736. 2 7735. 6 15232. 9 15210. 6
3 齿轮有限元模态分析
3. 1 齿轮有限元建摸采用在 ANSYS 中直接建模
的方法, 考虑到齿轮在几何形状上具有循环对称的特征, 在对其做模态分析时可以采用循环对称结构模态分析的方法, 因此对齿轮进行单个齿的局部建模; 为了简化建模过程, 在建模过程中采用标准齿轮, 齿轮的端面齿形是将计算出的齿廓上各点用 B 样条曲线拟合而得到的, 对于齿根图 1 单个轮齿有限过渡曲线, 由于其长度较短, 在建元模型模时用圆弧代替。齿轮的几何参数为: 齿数 z2= 39, 模数 m= 3. 5, 齿宽 b= 20mm。材料属性为: 杨氏弹性模量 E = 2. 1 @105MPa, 泊松比 L= 0. 3, 材料密度 Q= 7. 8 @103kg/ m3。在划分网格时, 采用 SHELL63 和 SOLID45 的形式( 三角形八节点六面体单元) 。划分网格后的单个齿形模型图如图 1 所示。 3. 2 加载约束并求解
本文运用有限元法分析了齿轮的固有振动特性, 通过有限元分析软件 ANSYS 分析了齿轮的各阶模态, 得到了其低阶固有频率和对应主振型, 其分析方法和所得结果可为直齿圆柱齿轮的动态设计提供参考, 同时也为齿轮系统的故障诊断提供了一种方法。

基于ANSYS渐开线直齿轮的自由状态和有预紧力的模态分析

题目：基于ANSYS渐开线直齿轮的自由状态和有预紧力的模态分析第一章引言1.1 简介齿轮传动是现代机械中最常见的一种传动机构，广泛应用于各种减速器、机床传动装置及车辆的变速箱等。

由于其形状比较复杂，用传统的计算方法很难确定其真实的应力及变形分布规律，因此从弹性力学理论出发，借助于现有的一些有限元软件，用现代设计方法研究齿轮的受载变形情况及应力应变，具有很好的应用前景。

由于研究过程中，建模、计算、分析都是在计算机上进行的，因而快捷有效，能对齿轮系统更好的做到优化设计，从而大大降低了后期物理样机试验的失败率，它可以提高整个齿轮结构的设计水平。

现基于有限元软件ANSYS，对渐开线圆柱齿轮进行了有限元分析，算出轮齿上各处应力及应变的变化情况，确定了其危险部位，为齿轮的改进设计提供了一种可靠的方法。

ANSYS软件含有多种有限元分析能力,包括从简单线性静态分析、复杂的非线性分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析等.一个典型的ANSYS分析过程可分为以下3个步骤:创建有限元模型(输入/建立几何模型、定义材料属性、划分网格、建立单元特征)、施加载荷进行求解和结果后处理等.1.2 模态分析任何物体都有自身的固有频率,也称特征频率,用系统方程描述后就是矩阵的特征值.很多工程问题都要涉及系统特征频率问题,以防止共振、自激振荡之类的事故发生.模态分析的目的是想办法提高结构的特征频率,现在的手段就是改变、优化设计尺寸和设法减小结构的质量.如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内，各阶主要模态的特性就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应.模态分析的最终目标在是识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据.模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。

ANSYS循环对称结构模态分析实例-简化齿轮的模态分析

循环对称结构模态分析实例－简化齿轮的模态分析一、问题描述该实例是对一个简化的齿轮模型的模态分析。

齿轮在几何形状上具有循环对称的特征，因此在对其做模态分析时可以采用循环对称结构模态分析的方法。

要求确定齿轮的低阶固有频率。

已知的几何数据参见分析过程中的定义，材料特性数据如下：杨氏模量=2×108N/m2泊松比=0.3密度=7.8×10-6N/m3二、GUI方式分析过程第1 步：指定分析标题1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title2.输入文字“Modal analysis of a Gear”，然后单击OK。

第2 步：定义单元类型1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。

Element Types对话框将出现。

2.单击Add。

Library of Element Types对话框将出现。

3.在左边的滚动框中单击“Structural Shell”。

4.在右边的滚动框中单击“Elastic4node63”。

5.单击Apply。

6.在左边的滚动框中单击“Structural Solid”。

7.在右边的滚动框中单击“Brick8node45”。

8.单击OK。

9.单击Element Types对话框中的Close按钮。

第3 步：指定材料性能1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant-Isotropic。

Isotropic Material Properties对话框将出现。

2.在OK上单击以指定材料号为1。

第二个对话框将出现。

3.输入EX为2E8。

4.输入DENS为7.8e-6。

5.输入NUXY为0.3。

6.单击OK。

第4 步：定义建模所需的参数1.选取菜单途径Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters。

基于ANSYS环境下的渐开线斜齿轮的建模及模态分析

在点Ａ和Ｂ之间将０进行ｎ等分，样就可以算出这
【。』。－理
０．ｎ。ｔ．【＝ｉｖ＝ｇ～０
（）１
第ｋ个点对应的角度０即０ｋ０ｎ：／，根据渐开线的极坐标方程，制出渐开线。见图３绘。２２螺旋线的构造方法．
Ａ
（用布尔减运算从齿坯实体中切去齿槽体，６）即可得
到该渐开线斜齿轮的三维模型。
２渐开线斜齿轮齿槽三维成型方法２１端面渐开线的绘制．渐开线的极坐标方程为：
图２齿轮齿厚图３渐开线的形成
ｒ
图１渐开线齿廓的形成及性质
ＳＳ一ｒｉｖｔｉ＋）ｉ生２ｉｎｎ＝点对应圆的齿厚；ｓ为ｓ为分度圆齿厚，于对标准直齿轮ｓ＝竹ｍ２斜齿轮为端面模数ｍ；为分度圆半／（ｒ
（）生成的齿槽实体以齿坯轴线为中心按齿数进行５将旋转阵列。
根据ｓ和ｓ计算出角度０ｂ和０，即０＝．ａ０＝ｂｔｂｓｒ，ｓｒ，ａ］／．
０（０一０／，体见图２＝）具２。
１ＮＹ环境下渐开线齿轮三维建模原理ＡＳＳＡＳＳ环境下渐开线斜齿轮三维造型的具体步骤如下：ＮＹ（）照齿顶圆直径和齿轮厚度建立齿坯。１按（）据齿轮参数、开线极坐标方程和齿根过渡曲２根渐线的参数方程构造齿槽的一条端面渐开线及齿根过渡曲

ansys渐开线齿轮模态分析

选择Y轴，点击OK。然后，用直接连接两端线条。
第8步：创建面选取菜单途径 MainMenu>Preprocessor>modeling>create>A reas>arbitraty>by lines,依次选取所有的线，点击OK。
• 第9步：生成体 • 选取菜单途径 MainMenu>Preprocessor> modeling>oporeate>Eetrud e>Areas>by XYZ Offset, 出现如下对话框：
• 第12步，创建键槽矩形首先将坐标换成直角坐标 MainMenu>Preprocessor>mo deling>create>Volumes>Bl ock>by 2 dimensions,出现对话框：
按左图填写数据，然后点击OK。
第13步：进行布尔运算选取菜单途径 MainMenu>Preprocessor>m odeling>oporeate>Booleans> subtract>Volumes,然后拾圆柱，点击OK，再点击pick all。至此，齿轮建模已完成。
• 第6步：创建线选取菜单途径 MainMenu>Preprocessor>modeling>create> lines>splines>splines thru KPs,然后依次选取2到10号点，点击OK。
• 第7步：镜像线条选取菜单途径 MainMenu>Preprocessor>modeling>refresh>lin es,然后选取已有线条，点击OK，出现refresh lines选项栏：

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一种常用的机械传动装置，广泛应用于机械传动系统中。

在设计齿轮时，常常需要进行静力学分析和模态分析，以确保其性能和可靠性。

基于ANSYS软件的齿轮静力学分析和模态分析方法是一种常用的设计方法。

首先，进行齿轮静力学分析需要获取齿轮的几何参数和材料性质。

几何参数包括齿轮的齿数、模数、齿宽等，材料性质包括齿轮的材料弹性模量、泊松比等。

然后，使用ANSYS软件建立齿轮的三维有限元模型，并进行网格划分。

在建立完有限元模型之后，进行齿轮静力学分析。

首先要定义齿轮的边界条件和载荷情况。

边界条件包括固定约束和辅助约束，以模拟实际应用中的固定情况。

载荷情况包括齿轮的输入转矩和速度，以及传递给齿轮的负载。

然后，应用静力学方程，利用ANSYS软件进行静力学计算，得到齿轮的应力和变形分布情况。

通过齿轮静力学分析，可以评估齿轮的传动性能和承载能力。

根据分析结果，可以进行结构优化，以提高齿轮的性能和可靠性。

除了静力学分析，模态分析也是齿轮设计中的重要环节。

模态分析主要用于研究齿轮的固有振动特性。

通过模态分析可以确定齿轮的固有频率和振型，以及可能产生共振的模态。

在模态分析中，需要定义齿轮的材料性质和几何参数，建立三维有限元模型，并进行网格划分。

然后，通过ANSYS软件进行模态分析，得到齿轮的固有频率和振型。

通过模态分析，可以了解齿轮的振动特性和共振情况，以及可能导致振动问题的关键频率。

根据分析结果，可以采取措施来避免共振问题，提高齿轮的振动稳定性。

总的来说，基于ANSYS的齿轮静力学分析和模态分析方法可以帮助工程师了解齿轮的承载性能和振动特性，以指导齿轮的设计和优化。

这些分析结果对于提高齿轮的传动效率和可靠性非常重要。

因此，建议在齿轮设计过程中，尽量采用ANSYS软件进行静力学分析和模态分析，以确保设计的准确性和可靠性。

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的斜齿轮有限元模态分析资料

斜齿轮模态分析
机械设计制造及其自动化概述：本次分析分析题目为机械设计课程设计二级减速器低速轴齿轮一、UG建模
二、模型导入
三、生成实体，输入命令
生成实体
四、定义单元类型(SOLID45)输入命令
添加单元类型
五、选择材料（弹性模量、泊松比、密度）定义弹性模量，泊松比
定义密度
六、划分网格
七、施加约束
在键槽孔施加约束
八、选择分析类型，扩展模态
定义扩展模态
九、求解
十、实验结果及分析一阶模态
变形图
节点应力图
最大变形为0.156X10^-4mm
二阶模态变形图
应力图
最大变形为0.157X10^-4mm 三阶模态
应力变形
应力图
最大变形为0.125X10^4mm
四阶模态应力变形
应力图
最大变形为0.188X10^4mm 五阶模态
应力变形
应力图
最大变形为0.196X10^4mm。

ansys-齿轮模态分析

基于ANSYS 的齿轮模态分析齿轮传动是机械传动中最重要的传动部件，被广泛的应用在各个生产领域中，经常用在重要的场合；传动齿轮在工作过程中受到周期性载荷力的作用，有可能在标定转速发生强烈的共振，动应力急剧增加，致使齿轮过早出现扭转疲劳和弯曲疲劳。

静力学计算不能完全满足设计要求，因此有必要对齿轮进行模态分析，研究其振动特性，得到固有频率和主振型(自由振动特性)。

同时，模态分析也是其它动力学分析如谐响应分析、瞬态动力学分析和谱分析的基础。

本文运用UG 对齿轮建模并用有限元软件ANSYS 对齿轮进行模态分析，为齿轮动态设计提供了有效的方法。

1.模态分析简介由弹性力学有限元法，可得齿轮系统的运动微分方程为：[]{}[]{}[]{}{()}M X C X K X F t ++= （1）式中，[]M ，[]C ，[]K 分别为齿轮质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；分别为齿轮振动加速度向量、速度向量和位移向量，{}X 、{}X 、{}X 分别为齿轮振动加速度向量、速度向量和位移向量，12{}{,,,}T n X x x x =；{()}F t 为齿轮所受外界激振力向量，{}12{()},,T n F t f f f =。

若无外力作用，即{}{()}0F t =，则得到系统的自由振动方程。

在求齿轮自由振动的频率和振型即求齿轮的固有频率和固有振型时，阻尼对它们影响不大，因此，可以作为无阻尼自由振动问题来处理[2]。

无阻尼项自由振动的运动方程为：[]{}[]{}0M X K X += （2）如果令 {}{}sin()X t φωφ=+则有 2{}{}sin()X t ωφωφ=+代入运动方程，可得 2([][]){}0i i K M ωφ-= （3）式中i ω为第I 阶模态的固有频率，i φ为第I 阶振型，1,2,,i n =。

2.齿轮建模在ANSYS 中直接建模有一定的难度，考虑到其与多数绘图软件具有良好的数据接口，可以方便的转化，而UG 软件以其参数化、全相关的特点在零件造型方面表现突出，可以通过参数控制模型尺寸的变化，因此本文采用通过UG 软件对齿轮进行参数化建模，保存为IGES 格式，然后将模型导入到ANSYS 软件中的方法。

基于ANSYS齿轮轴的模态分析

作者简介院向禹豪（1997-），男，重庆人，本科在读，研究方向为机械设计与制造。
图 5 简化网格模型
5 简化模型计算结果计算得到前 6 阶的振型图如图 6 所示。简化齿轮轴模型前 6 阶模态固有频率和振型如表 2。
表 2 简化模型前 6 阶固有频率与振型
阶数
固有频率/Hz
振型
1
0
绕 z 轴的转动
2.2 前处理建模型导入到 ANSYS 中，采用 40Cr 材料弹性量 E= 2.11GPa，泊松比为滋=0.277，质量密度为籽=7.87伊103kg/m3 为进行网格划分，采用四面体单元逼近模型，生成 94068 个节点，60973 个单元，如图 2 所示。
图 2 网格模型
要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
作者简介院荀向红（1967-），男，工程师，主要从事柴油机动力模块的装配和试验工作。
排各缸均能正常发火，但 B 排总是不确定地出现个别气缸喷油发火的情况，从而影响后续试验的进行。
1.1 原因分析柴油机起动后怠速运行，此时应为 A 排单排工作，即 A 排各缸应正常喷油发火；而 B 排处于脱排状态，燃油供油处于停车零位。针对出现个别气缸喷油发火的异常情况，这就需要结合图 1 先对调速器的外部伺服系统各组件的功能介绍一下。 1.2 调速器外部伺服系统各组件的功能 1.2.1 升压伺服器如图 1 所示，起动时高压压缩空气淤进入升压伺服器于底部的气腔，气腔中有一储压活塞和弹簧。压缩空气使活塞克服弹簧压力而向上移动，并迫使活塞上部储存的滑油经左侧出口流出升压伺服器，在这个过程中止回阀关闭滑油进口。当起动过程完成后，压缩空气供应中断，弹簧压
关键词院故障现象曰原因分析曰故障点
0 引言船用某 V 型柴油机起动采用单排起动方式，按下起动按钮后，预供滑油泵被接通开始工作；同时，气缸停排装置的二位三通电磁阀（Y18）得电，B 排燃油控制杆脱开，处于停车零位。预供滑油泵建立必要的油压后，主起动阀自动得电打开，高压压缩空气分别流向各缸起动阀、空气分配器和升压伺服器。压缩空气由空气分配器控制，按发火顺序经各缸起动阀进入 B 排气缸，驱动柴油机运转。启动过程为 A 排单排供油发火，升压伺服器使滑油通过管路和截止阀流入调速器，由调速器控制起动时的最大燃油供油量。 1 故障现象一在柴油机台架试验时，每次起动后怠速运行过程 A 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要

基于ANSYS Workbench的齿轮齿条系统模态分析

基于ANSYS Workbench的齿轮齿条系统模态分析作者：马海龙来源：《中国科技纵横》2016年第18期【摘要】齿轮齿条传动模态分析研究的主要内容是确定齿轮齿条部件的振动特性（固有频率和主振型），它们是承受动载荷结构设计中的重要参数。

由于系统的固有特性表明了在哪些频率下结构会产生共振以及在各阶频率下结构的相对变形，因此对于改善结构动态特性具有重要意义。

由模态分析就可判断出齿轮的转速是否合理，这样可以确定齿轮与齿轮转速合理匹配，进而避开其固有频率。

【关键词】齿轮齿条模态分析 ANSYS Workbench 共振1引言模态分析是用来分析、确定系统振动特性的一种动力学分析技术。

振动特性包括固有频率、振型等。

在进行结构设计时可以利用模态分析避免共振，还可以为其他动力学分析模块提供求解控制参数，如时间步长等。

在准备进行其他动力学问题之前首先要进行模态分析，模态分析是最基础的内容。

2模态分析基本概念和理论模态的定义是结构在进行自由振动时所具有的振动特性。

结构本身的物理几何特性和材料属性决定着自身的模态，结构模态与外部是否添加载荷无关。

进行模态分析时可以有两种方法：（1）理论模态分析，它的基础是线性振动理论。

主要方法是利用有限元方法对所研究的结构进行离散，建立数学模型，求解系统特征值和特征向量，即求得系统的固有频率和固有振型。

（2）实验模态分析，又叫模态分析的实验过程。

首先，利用实验测得结构的激励和响应时间，运用数字处理技术求得频响应函数。

然后运用参数识别方法得到系统结构模态参数。

3齿轮齿条系统模态分析有限元建模3.1齿轮齿条有限元模型的建立及材料的定义利用UG软件建立三维模型以后，以x_t 格式导入到 ANSYS Workbench 12.0中，得到在ansys中的齿轮齿条装配模型。

在Geometry菜单中给齿轮齿条进行切片，为下面的局部网格划分打下基础。

对模型的材料进行定义，在Engineering Data菜单中添加新材料，齿轮齿条采用的材料选用40Cr，40Cr作为为中碳合金结构钢，经调质并高频表面淬火后，可制作要求较高的表面硬度及耐磨性并带有一定冲击的零件，如齿轮、轴、连杆等。

基于ANSYS的齿轮装配体模态分析

２ｏｏ８年８月沈第２７卷第４期ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ阳理工大学学报ＯＦＳＨＥＮＹＡＮＧＬＩＧＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＶ０１．２７Ｎｏ．４Ａｕｇ．２００８文章编号：１００３—１２５１（２００８）０４—００７１—０５基于ＡＮＳＹＳ的齿轮装配体模态分析杨伟，马星国，尤小梅（沈阳理工大学机械工程学院，辽宁沈阳１１０１６８）摘要：提出一种用ＡＮＳＹＳ分析装配体模态的新方法，针对某履带车辆传动系统高速旋转齿轮求解两种临界状态下的系统频率和主振型，而每种临界状态下的模态都可以用线性模态分析理论求解，系统运行时的固有频率在两者之闻．将模态分析结果与ＡＤ—ＡＭＳ运动仿真得到的啮合频率进行比较，分析系统运行时能否发生共振．关键词：有限元法；齿轮传动系统；模态分析；啮合频率中图分类号：ＴＨｌｌ３．１文献标识码：ＡＴｈｅＭｏｄａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＧｅａｒＡｓｓｅｍｂｌｙＢａｓｅｄＯｎＡＮＳＹＳＹＡＮＧＷｅｉ，ＭＡＸｉｎｇ—ｇｕｏ，ＹＯＵＸｉａｏ—ｍｅｉ（ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１６８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｎａｌｙｓｉｎｇａｓｓｅｍｂｌｙｍｏｄｅｂｙＡＮＳＹＳｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｆｒｅ—ｑｕｅｎｃｉｅｓａｎｄｔｈｅｍａｉｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒｖｅｈｉｃｌｅａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｏｎｔｗｏｃｒｉｔｉｃａｌｓｔａｔｅ．Ｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｎｄｔｈｅｍａｉｎｖｉｂｒａｒｔｉｏｎｍｏｄｅｃａｎｂｅｓｏｌｖｅｄｗｉｔｈｌｉｎｅａｒｍｏｄｅａｎａｌｙｓｉｓｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｇｅａｒｓｙｓｔｅｍｉｓｌｏｃａｔｅｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｏｆｔｗｏｃｒｉｔｉｃａｌｓｔａｔｅ．ＴｈｅｍｅｓｈｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙＡＤＡＭＳａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈａｂｏｖｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｔｏｋｎｏｗｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｗｉｌｌｏｃｃｕｒｏｒｎｏｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；ｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ；ｍｅｓｈｉｎｇｆｒｅ－ｑｕｅｎｃｙ在车辆齿轮传动系统中，对齿轮进行模态分析，有益于在设计中掌握齿轮结构的振动特性，特别是确定结构或机械传动部件的固有频率，使设计师可以避开这些频率或最大限度地减少对这些频率上的激励，从而消除过度振动或噪声，提高车辆行驶的舒适性、操纵稳定性以及燃油经济性．目前对于齿轮的模态分析主要是基于解析方法和简收稿日期：２００８—０６—０２作者简介：杨伟（１９８２～），男，硕士研究生；通讯作者：马星国（１９６３一）男，教授，研究方向：为多体动力学仿真和有限元分析．单的数值仿真研究，但这些研究都做了大量的简化，即使是使用有限元方法对齿轮进行的特性分析，也是在静态下对单一齿轮进行的研究，而没有考虑齿轮啮合时轮齿之间相互约束的影响，针对装配体的模态分析更是鲜见于相关文献．对于某型号履带车辆传动系统，通常是在高速重载工况下工作，由于变速的频繁性，车辆在使用中承受剧烈的振动，影响其操作的稳定性及传动效率．尤其是在高速运转状态下，离心力在转动部件中造成的预应力对结构的固有频率也有影响¨Ｊ．传统的单一齿轮静态线性模态分析方法不能满足分析的·７２·沈阳理工大学学报２００８焦需要，故对齿轮系统进行实际工况下的振动分析就显得尤为重要．１齿轮的固有振动分析齿轮副在啮合过程中，因加工误差、齿侧间隙和轮齿受载弹性变形及热变形，会产生“啮合合成基节误差”，使轮齿在啮人啮出时的啮入啮出点偏离理论啮合线，主／被动齿轮转动速度产生偏差和突变，引起啮人／出冲击，受到周期性冲击载荷的作用，产生振动的高频分量就是齿轮的固有振动频率．齿轮传动副的固有振动频率一般是指齿轮系统扭转振动的固有频率，齿轮系统的扭振主要是由轴的扭振和轮齿的弹性扭振组成．影响齿轮副固有频率的因素很多，如轮齿的刚度大小、齿轮副的大小、轴的刚度大小、润滑油膜厚度及各种阻尼等等．固有频率可由下式近似计算心。

基于ANSYS的齿轮装配体模态分析

基于ＡＳＳ的齿轮装配体模态分析ＮＹ
杨伟，星国，马尤小梅
（阳理工大学机械工程学院，宁沈阳ｌ０６）沈辽１１８
摘要：出一种用ＡＳＳ分析装配体模态的新方法，提ＮＹ针对某履带车辆传动系统高速旋转齿轮求解两种临界状态下的系统频率和主振型，而每种临界状态下的模态都可以用线性模态分析理论求解，系统运行时的固有频率在两者之间．将模态分析结果与Ａ－Ｄ
ＹＡＮＧｅ，ＷｉＭＡｎ — ｕＹＯＵａ－ｉＸｉｇｇｏ，Ｘｉｏｍｅ
（ｈｎａｇＬｇｎｎｖｒｔ，ｈｎａｇ１０６ＣｉａＳｅｙｎｉｇＵｉｅｉＳｅｙｎ１１８，ｈｎ）ｏｓｙ
Ａｂｓｒｃ：ｎｗｔｏｏｎｌｓｎｓｅｌｄｅｂｔａｔＡｅｍｅｈｄｆｒａａｙｉｇａｓｍｂｙｍｏｙＡＮＳｓｐｏｏｅＹＳｉｒｐｓｄ，ｔｅｓｓｅｆｅｈｙｔｍｒ－
辆行驶的舒适性、操纵稳定性以及燃油经济性．型号履带车辆传动系统，目通常是在高速重载工况
前对于齿轮的模态分析主要是基于解析方法和简下工作，由于变速的频繁性，辆在使用中承受剧车
烈的振动，影响其操作的稳定性及传动效率．尤其
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ansys齿轮模态分析

基于ANSYS勺齿轮模态分析齿轮传动是机械传动中最重要的传动部件，被广泛的应用在各个生产领域中，经常用在重要的场合；传动齿轮在工作过程中受到周期性载荷力的作用，有可能在标定转速内发生强烈的共振，动应力急剧增加，致使齿轮过早出现扭转疲劳和弯曲疲劳。

静力学计算不能完全满足设计要求，因此有必要对齿轮进行模态分析，研究其振动特性，得到固有频率和主振型(自由振动特性)。

同时，模态分析也是其它动力学分析如谐响应分析、瞬态动力学分析和谱分析的基础。

本文运用UG对齿轮建模并用有限元软件ANSYS寸齿轮进行模态分析，为齿轮动态设计提供了有效的方法。

1.模态分析简介由弹性力学有限元法，可得齿轮系统的运动微分方程为：[M]{"}[C]{*}[K]{X}{F(t)}(1)式中，[M],[C],[K]分别为齿轮质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；分别为齿轮振动加速度向量、速度向量和位移向量，{X}、{X}、{X}分别为齿轮振动加速度向量、速度向量和位移向量，{X}{X i,X2」||,X n}T；{F(t)}为齿轮所受外界激振力向量，{F(t)}f1,f2,|||f n T o若无外力作用，即{F(t)}0,则得到系统的自由振动方程。

在求齿轮自由振动的频率和振型即求齿轮的固有频率和固有振型时，阻尼对它们影响不大，因此，可以作为无阻尼自由振动问题来处理[2]。

无阻尼项自由振动的运动方程为：[M]{4}[K]{X}0(2)如果令{X}{}sin(t)则有{X}2{}sin(t)代入运动方程，可得([K]i2[M]){i}0(3)式中i为第I阶模态的固有频率，i为第I阶振型，i12”|,n。

2.齿轮建模在ANSY即直接建模有一定的难度，考虑到其与多数绘图软件具有良好的数据接口，可以方便的转化，而UG软件以其参数化、全相关的特点在零件造型方面表现突出，可以通过参数控制模型尺寸的变化，因此本文采用通过UG软件对齿轮进行参数化建模，保存为IGES格式，然后将模型导入到ANSY歆件中的方法。

基于ANSYS的行星齿轮系统参数化建模与模态分析

Keywords: gear, planetary gear train, dynamics, parametric modeling, APDL
II
南京航空航天大学硕线 ················································································································8 图 2.2 极坐标系下渐开线齿廓的建立 ·······················································································10 图 2.3 半齿平面图 ······················································································································10 图 2.4 齿面的线划分 ·················································································································· 11 图 2.5 单个齿轮的齿面 ··············································································································12 图 2.6 单个齿轮采用三角形自由网格划分 ···············································································12 图 2.7 单个齿轮采用四边形自由网格划分 ···············································································12 图 2.8 单个齿轮有限元模型 ·······································································································12 图 2.9 单壁式行星架结构简图 ···································································································13 图 2.10 单壁式行星架有限元模型一 ·························································································14 图 2.11 单壁式行星架有限元模型二 ·························································································14 图 2.12 内齿圈有限元模型 ·········································································································16 图 2.13 NGW 型行星齿轮基本构件 ···························································································16 图 2.14 行星轮安装分析示意图 ·································································································17 图 2.15 行星轮系的工作方式 ·····································································································19 图 2.16 三个行星轮无干涉模型 ·································································································20 图 2.17 四个行星轮无干涉模型 ·································································································21 图 2.18 五个行星轮无干涉模型 ·································································································21 图 2.19 七个行星轮无干涉模型 ·································································································21 图 2.20 九个行星轮无干涉模型 ·································································································22 图 3.1 齿轮扭转分析模型···········································································································27 图 3.2 单对齿轮啮合 ··················································································································27 图 3.3 单对齿轮有限元模型 ·······································································································29 图 3.4 接触法二阶固有频率对应振型 ·······················································································30 图 3.5 节点法二阶固有频率对应振型 ·······················································································30 图 3.6 接触法三阶固有频率对应振型 ·······················································································30 图 3.7 节点法三阶固有频率对应振型 ························································································30 图 3.8 接触法四阶固有频率对应振型 ·······················································································30 图 3.9 节点法四阶固有频率对应振型 ·······················································································30

基于ANSYS的少齿数齿轮模态分析与研究

基于ANSYS的少齿数齿轮模态分析与研究孙伏【摘要】Considering the advantages of gear with fewer teeth in practice and the characteristics of large displacement and top ,parametric modeling to z=8's involute gear with fewer teeth is carried out accurately through Pro/E software.Then modal analysis and extended model are done with the help of ANSYS finite element software to obtain 5 ranks intrinsic frequency, vibration models,stress and strain cloud chart.By studying the result,we find out the features of vibration models and variation rules of displacement,stress and strain.Thus,some proposal are suggested for dynamic design,which laid a theoretical foundation for rational design and vibration, noise decreasing of the involute gear with fewer teeth.%考虑到少齿数齿轮传动在实践中的诸多优点以及大变位和"削顶"的特点,通过Pro/E软件对z=8的渐开线少齿数齿轮进行精确地参数化建模,并借助ANSYS有限元软件对其进行了模态分析和扩展模态,得到了5阶固有频率、振型和应力、应变云图.通过研究分析结果,发现了5阶振型的特点,位移、应力和应变的变化规律,提出在动态设计时的几点建议,为渐开线少齿数齿轮传动的合理设计、减少振动和噪音等方面奠定了理论基础.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】3页(P119-121)【关键词】渐开线少齿数齿轮;大变位;精确建模;模态分析;动态设计【作者】孙伏【作者单位】陕西理工学院机械工程学院,汉中,723003【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH32.413;N945.121 问题的提出齿轮传动广泛应用在机械传动中，在中小功率、传动比大、中小模数的齿轮传动中，小齿轮可考虑使用少齿数齿轮z1=（1～10），使其具有单级传动比大、结构紧凑、重量轻、便携等优点。