ansys作业

基于Ansys的直齿齿轮接触应力分析

研究生姓名：段晓溪

班级：材加6班

学号：S130********

指导教师：高士友教授

目录

第1章研究任务简介 (2)

1.1题目描述： (2)

1.2题目分析： (2)

第2章 Pro/e建模 (3)

2.1 在Pro/e环境下对齿轮建模 (3)

2.2 创建过程 (3)

2.3 Pro/e中3D模型 (3)

2.4装配 (3)

第3章 CAE分析 (4)

3.1 建模过程 (4)

3.1.1设定分析作业名和标题 (4)

3.1.2 定义单元类型 (5)

3.1.3 定义材料属性 (6)

3.1.4 3D模型导入 (7)

3.1.5 对实体划分网格 (8)

3.1.6 模型简化说明：以片体代替实体分析 (9)

3.1.7 导入2D齿轮外形Ansys中建模 (9)

3.1.8 对齿面划分网格 (13)

3.1.9 定义接触对 (13)

3.2 定义边界条件并求解 (17)

3.2.1 施加位移边界 (17)

3.2.2 施加第一齿轮位移载荷及第二个齿轮位移边界 (18)

3.3模拟结果分析与处理 (19)

3.3.1 查看von Mises等效应力 (19)

3.3.2 查看接触应力 (20)

3.3.3接触应力集中点分析 (21)

第4章结论 (21)

第5章参考文献 (22)

第1章研究任务简介

1.1题目描述：

基于ansys的直齿齿轮接触应力分析

计算分析模型如图1.1所示

图1.1两接触齿轮的平面图（截面图）

基本参数：

齿数：20 齿数：20

厚度： 4 厚度：4

强性模量：2.06E11 强性模量：2.06E11

摩擦系数：0.1 摩擦系数：0.1

泊松比v=0.26 泊松比v=0.26

1.2题目分析：

在开式齿轮传动以及硬齿面闭式齿轮传动的工作过程中，轮齿会在载荷的作用下发生弯曲折断，所以,我们必须进行齿根弯曲强度的计算[1]。根据参数化建模原理以及轮齿齿廓的数学模型,在Pro/E软件中建立轮齿的三维模型,之后导入Ansys环境中进行接触应力分析。利用有限元法分析齿轮的接触应力，可以获得齿轮的真实应力场，相比于一般研究方法，分析结果更准确[2]。

第2章 Pro/e 建模

2.1 在Pro/e 环境下对齿轮建模

1、该齿轮的创建全部采用参数化控制，任意改变某一参数（如齿数Z 或模数M ），能使整体齿轮结构再生[3]。

2、该齿轮的轮齿结构是标准化的结构；而轮体部分的相关结构及其关系式是随意假设

的（并非标准）。

3、四个参数符号含义：M ——模数；Z ——齿数；ALPHA ——压力角；B ——齿宽。

2.2 创建过程

通过分析零件的参数为添加参数：

模数M=2；齿数Z=20；压力角ALPHA=20；齿宽B=15；齿顶高系数1=hax ；顶隙系数cx =0.25。

在Pro/e 软件中画出齿轮，然后再用相同的方法画出另外参数相同的齿轮。

2.3 Pro/e 中3D 模型

齿轮基本模型如图2.1所示，

图2.1齿轮模型

2.4装配

装配齿轮中心距[4]()40

2121=+=z z m a ，装配图2.2如下

图2.2零件装配图

第3章 CAE分析

3.1 建模过程

3.1.1设定分析作业名和标题

(1) 选取菜单路径File >Change Jobname，打开“Change Jobname ”(修改文件名)对话框，如下图所示。在“Enter new jobname ”(输入新文件名)文本框中输入文字“WZZ1”，为本分析实例的数据库文件名。单击【OK】按钮关闭对话框，完成文件名的修改。

(2) 选取菜单路径File >Change Title命令，打开“Change Title”（修改标题）对话框，如下图，在“Enter new title ”(输入新标题)文本框中输入文字“contact analysis of two gears”为本分析实例的标题名。单击【OK】按钮，完成对标题名的指定。

（3）从主菜单中选择Plot>Replot命令，制定的标题“contact analysis of two gears”

将显示在图形左下角。从主菜单中选择Preference命令，打开“Preference of GUI Filtering”(菜单过滤参数选择)对话框，选择“Structural”复选框，单击【OK】按钮确定。

3.1.2 定义单元类型

在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构、分析类型和所分析的问题的精度要求等，选定适合具体分析的单元类型。本次研究中选用单四节点四边形板单元PLANE182。PLANE不仅可以用于计算平面应力问题，还可以用于分析平面应变和轴对称问题。有4个节点,相对于三角形单元而言,计算精度更高,没有三角形那样刚硬,对于带中间节点的四边形而言,节点数更少,节约计算时间,而精度下降不大[5]。

1、从主菜单中选取Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete命令，将弹出“Element Types ”(单元类型)对话框。单击【Add】对话框中的按钮，将弹出“Library of Element Types ”(单元类型库)对话框,如下图所示。

2、在左边的列表框中单击“Structural Solid”选项，选择实体单元类型。然后，在右边的列表中，单击“4node 182”选项，选择四节点四边形板单元PLANE182。单击【OK】按钮，将PLANE182单元添加，并关闭单元类型对话框，同时返回到第一步打开的单元类型对话框，如下图。