基于ANSYS的齿轮应力有限元分析

语
本文通过对直齿轮的精确建模，进而进行 接触应力和齿根弯曲应力分析，可以看出齿轮 应力的分布图和齿轮上的应力集中点。同时， 与齿轮应力的理论分析结果相比基本一致，验 证了ANSYS进行应力分析的有效性和正确性。 从而可以减少试验费用，为齿轮的优化设计和 可靠性设计打下新的基础，优化齿轮结构、齿 形和齿廓，还能优化齿轮材料和工艺，能实现 齿轮结构、材料和工艺的创新设计。
施加载荷后的单个齿
建立的接触对
图施加载荷和约束后齿轮
4齿轮仿真结果的分析
1.齿轮接触应力图
齿轮等效应力图
齿轮接触应力图
2.齿根弯曲应力图
Y方向应力图 结论:(1)通过应力云图可以看出齿轮在接触点处和齿根处属于应力集中， 最容易发生破坏。(2)齿根应力和接触应力与理论分析结果基本一致。
X方向应力图
5 结
齿轮单齿模型
建立的齿轮模型
选择单元类型为PLANE42单元，弹性模量EX为2.06E11,泊松比 NUXY为0.3。划分网格采用智能网格划分，六级精度。
3 齿轮约束和载荷的施加
1. 对于齿轮弯曲应力的分析，我们仅对图一所示的单个齿进 行研究，约束齿轮内圆圆弧的节点所有方向的位移，并在齿顶处 施加集中力，代替节点处的接触力对齿根应力进行分析。如图所 示 2.对齿轮接触应力的分析，约束小齿轮内圆的径向位移，约 束大齿轮内圆所有方向的位移，在小齿轮内圆的节点上施加周向 力，以代替扭矩，并建立解除对。如图所示。
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6谢
•
辞
本次毕业设计，是在指导老师的悉心指导和 热心帮助下完成的，老师渊博的学识、治学的 严谨、关注最新技术的精神都让我十分敬佩。 我不仅得到了老师的谆谆教诲，而且他的认真、 敬业、执着的精神，也使我受益匪浅。在此， 向他们表示真挚的谢意！ • 另外，也十分感谢同组同学晁伟、赵德胜、 杨一飞，对我的积极指导和热心帮助！
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欢迎各位老师指导改正！ 谢谢大家！
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1
齿轮应力分析的方法
创建齿轮模型
定义材料属性、单元类型
定义边界条件、加载
做结构静态分析
获取应力分布 拾取变形值
仿真结果
结束仿真？
结束
改变实体参数
2 齿轮模型建立与网格划分
本篇论文运用APDL语言，自动生成齿轮的渐开线，通过一系列的 旋转、镜像、复制等命令，生成齿轮的单个基本齿形（如图一所示） 。然后，旋转坐标系为柱坐标系，复制单个齿形，生成大小齿轮模型 。然后旋转齿轮适当的角度，是两个齿轮最终实现啮合（如图二所示 ）。
2009届本科毕业设计
基于ANSYS的齿轮应力有限元分析
Modeling and Finite Element Analysis of InvoluteSpur Gear Based on ANSYS
学生姓名：马
跃
伟
所在院系：机 电 学 院 所学专业：机电技术教育 导师姓名：逄 明 华
完成时间：2009年5月27日
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研究背景
１.齿轮是机械中广泛应用的传动零件之一，形式很多， 应用广泛。但从零件的失效情况来看，齿轮也是最容易出 故障的零件之一。 ２.由美国ANSYS公司开发的计算机模拟工程结构有限元分 析软件ANSYS现已成为世界顶端的有限元分析软件。 ANSYS软件作为一款通用有限元分析软件，其强大的建模、 网格划分和分析功能极大的方便了用户对产品进行分析。 3.本文以ANSYS软件为平台，以直齿圆柱齿轮为实例，研 究了在ANSYS环境下实现齿轮精确建模、齿根应力分析、 接触应力分析的方法 。