ANSYS齿轮接触应力分析案例精品
基于ANSYS的齿轮接触应力与啮合刚度研究共3篇
基于ANSYS的齿轮接触应力与啮合刚度研究共3篇基于ANSYS的齿轮接触应力与啮合刚度研究1齿轮作为一种常用的传动元件，在机械系统的运转中发挥着重要的作用。
因此，对于齿轮的力学性能研究具有重要的意义。
本文以ANSYS软件为工具，研究齿轮接触应力与啮合刚度的相关问题。
一、齿轮模型的建立齿轮模型的建立是研究齿轮力学性能的基础。
初步建模需要确定齿轮参数、材料参数等。
在本次研究中，我们选取了一个模数为4的齿轮进行建模，在材料参数选取方面，我们选择了常用的20CrMnTi材料，以其为基础进行实验。
建模之后需要进行网格划分，网格密度的选择会影响后续分析的准确性以及计算时间，因此需要选择合适的密度。
选取太粗的网格会导致结果失真，选取太细的网格则会消耗大量的计算时间。
本次研究选取了相对均匀的中等密度网格，以保证结果的准确性。
二、齿轮接触应力分析齿轮在啮合过程中会产生接触应力，这对于齿轮的寿命和工作效率都有着至关重要的作用。
因此，研究齿轮接触应力，选择适当的润滑方式，对齿轮寿命和传动效率都有着重要的意义。
在ANSYS中进行齿轮接触应力的分析和计算，需要考虑到许多复杂的因素，如齿形、材料参数、润滑方式等。
在本次研究中我们采用了基于有限元方法的接触分析（FEM），对齿轮接触应力进行评估。
得到接触应力的结果后，我们可以对齿轮的寿命进行评估，并针对接触应力过大的地方进行优化处理。
三、齿轮啮合刚度分析除了接触应力之外，齿轮的啮合刚度对于传动的效率和精度也有着重要的影响。
啮合刚度是指啮合中两齿之间相对于轴线方向的相对运动能力，也可以视为齿轮在啮合过程中的弹性变形程度。
齿轮的啮合刚度与齿轮副的堆叠误差、硬度、几何尺寸等的影响有关。
在本次研究中，我们采用了ANSYS的非线性有限元分析方法，对齿轮的啮合刚度进行建模和优化。
通过对啮合刚度的研究，我们可以指导齿轮的加工和优化，提高其传动效率和精度。
四、总结本次研究基于ANSYS对齿轮接触应力和啮合刚度进行了研究。
基于ANSYS_LS_DYNA的直齿锥齿轮动力学接触仿真分析
基于ANSYS/LS 2DY NA 的直齿锥齿轮动力学接触仿真分析高 翔,程建平(江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江 212013)摘要:针对直齿锥齿轮疲劳破坏中出现儿率最高的齿面接触疲劳强度问题,在UG 中建立齿轮几何模型,利用ANSYS/LS 2DY NA 对齿轮进行动力学接触仿真分析,计算了齿轮副在啮合过程中齿面接触应力、应变的变化情况及两对轮齿同时接触过程中接触压力的分布情况。
关键词:直齿锥齿轮;AN S YS /LS 2D Y NA;动力学;接触仿真分析中图分类号:TH132.421 文献标识码:A 文章编号:1006-0006(2008)02-0050-02Dynam ic Contact Emulate Analysis of Bevel Gear with ANSYS/LS 2DY NAGAO X iang,CHEN G J ian 2ping(School of Aut omotive and Traffic Engineering,J iangsu University,Zhenjiang 212013,China )Ab s tra c t:Geometrical model of a bevel gear is established and bevel gear dyna m ic emulati on analysis is operatedwith ANSYS/LS 2DY NA s oft w are f or that the fatigue failure p r obability of bevel gear is the highest in t ooth surfaces contact fatigue resistance .The contact stress and def or mati on during the meshing p r ocess are calculated .And the distributi on of contact f orce is calculated when t w o pairs of teeth contact si m ultaneously .Key wo rd s:Bevel gear;ANSYS/LS 2DY NA;Dyna m ic;Contact si m ulati on analysis 由于车用齿轮的传动比和传递功率大,加工难度与成本都相当高,所以如何提高车用齿轮的传动性能与使用寿命,近年来一直深受社会各界的广泛关注。
基于ANSYS的Logix齿轮啮合接触分析
0引言差速器作为汽车动力传动系统的重要组成部分，在汽车于凹凸不平的路面上行驶或转弯时，能够限制左右（或前后）驱动轮以不同的速度旋转，确保驱动轮以纯滚动状态行驶。
差速器齿轮的优化设计对保证差速器强度和耐久度，保证车辆安全可靠行驶，提高整车驾驶性，减少能源消耗等具有重要意义。
差速器的齿轮传动性能的影响因素之一是齿形；目前广泛应用于差速器的齿廓曲线齿轮有渐开线齿轮、圆弧齿轮和Logix 齿轮。
日本学者小守勉首次提出了名为Logix 齿轮（Logix Gear ）的新型齿轮。
如图1所示，Logix 齿形由多条微段渐开线连接而成，其节圆内外为凹凸形式，在啮合时齿廓上分布着大量相对曲率为0的结合点[1]。
取任一点O 1作夹角为α0的两条射线O 1N 1和O 1n 0，分别与节线P.L 交于N 1和n 0两点，其中O 1N 1与节线P.L 垂直。
取O 1n 0=G 1，并作线段O 1O′1=2G 1，使其与O 1n 0夹角为δ（称为相对压力角[2]）。
若以O 1和O′1为圆心，以G 1为半径分别作两个相切的基圆，和节线P.L 分别交于N 1和n 0两点。
取g 1s 1为两圆的发生线，则根据渐开线的形成原理，曲线m 0s 1和m 1s 1分别是发生线g 1s 1沿O 1和O′1的基圆滚过弧长g 1n 1和g 1n 0形成的渐开线。
1Logix 齿轮副有限元模型根据齿轮啮合理论，Logix 齿轮由于各微段渐开线的结合点在啮合时相对曲率为零，大量零点的啮合使得齿轮的滑动系数非常小，基本上能够实现滑动摩擦，从而增加齿轮表面的接触疲劳强度。
差速器是车辆驱动桥的核心部件，建立一套针对差速器Logix 齿轮的高精度、普适性仿真模型，对保证整车动力传递及疲劳耐久性能起着关键作用。
本文主要选用有限元软件ANSYS 进行Logix 齿轮接触应力和齿根弯曲应力的仿真分析，一方面充分利用ANSYS 接触分析功能强大和后处理操作简便，运算速度快，结果可靠性高等优点，另一方面考虑ANSYS 前处理与ProE 等建模软件的契合度高，建好的模型导入过程顺利，节省了模型导入过程中可能的数据错误，提高了解算的准确性，有利于提高产品设计的优化效率。
基亏UG和ANSYS的鼓形齿轮接触应力分析
式 中
０． ８ ４１
√
厚从 中 心 到 两 边 逐 渐 减 小 ， 以适 应 联 轴 器 两 轴 在 一 定 范 围 内 的 摆 动 和 跳 动 ， 服 由 于 轴 歪 斜 和 偏 移 而 产 生 的 齿 端 卡 克
边 现 象 ， 有 补 偿 轴 线 间相 对 径 向位 移 、 向位 移 和 角 位 移 具 轴
ｚ 一 最 小 安 全 系数 ；
Ｚ 一 尺寸系数 ； Ｚ 一 齿 面 工作 硬 化 系 数 。
２ 基 于 Ｕ 建 立 齿 轮 参 数 化 模 型 Ｇ
齿轮 材料 为 ４ Ｃ Ｍｏ 材料 的 弹性模 量 Ｅ ０ ０ ０ ／ ｍ ２ｒ ， ＝２ ６ ０ Ｎ ｍ 给定 齿轮 基本 参数 见 表 １ 。 表 １ 齿 轮 主 要 参 数 模 数
一
粗糙度系数 ； 润滑剂系数 ； 寿 命 度 系数 ；
齿 工 作 圆 切 面 上 ， 轮 的 齿 廓 曲 线 可 以 近 似 理 解 其 接 触 过 程 不 同 于 一 般 直 齿 轮 ， 接 触 是 如 ） 其
沿 着 齿 轮 的齿 高 方 向进 行 ＿ 。 ２ ］
Ｍ ｍｍ ／
压力 角
ａ （） ／ 。
２ Ｏ
齿数 Ｚ
齿 宽
ｂ｜ ｍｍ
图 １ 工 作 圆切 面上 鼓 形 齿 轮 曲率 半径 Ｒ 示 意 图
２ ．５
５ ４
２ ５
＊
作 者 简 介 ： 华 （ ９ １） 男 ， 杨 １８ 一 ， 福建 松 溪 人 。讲 师 ， 职 硕 士 研 究 生 。研 究 方 向 ： 械 工 程 及 自动 化 ， 料 加 工 工 程 。 在 机 材
中 。
Ｆ一 齿轮法向力 ； Ｅ一 材 料 弹 性 模 量 。
基于ANSYS的直齿圆柱齿轮应力仿真分析
１．２齿根过渡曲线的实现 齿根过渡曲线是由齿条刀具的齿顶圆 弧部分加工而成，假设刀具齿顶圆弧半
径为Ｐ，圆弧所对应的圆心角为五，齿
顺高为ｈ．，加工是当轮体转过爹角后， 齿条移动距离为ｌ，根据展成法加工原 理，接触点在转动着的轮体上的轨迹就 是齿条齿形的共轭齿形，因此，齿条过 渡圆角上点的坐标即是轮齿过渡曲线的方 程Ｉ ４ｉ：
万方数据
基础及前沿研究 帽科技信息２００６年第１ ２期
ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｊｕｎ．２００６
圆。一般认为单个齿轮的边界宽度和厚 度分别为６ｍ和１．７５ｍ（ｍ为模数），由此画 出齿根圆以下的部分，然后再把其组成一 个面。至此，整个轮齿的模型已建好。如图 ｌ所示。
本文链接：/Periodical_zgkjxx200612159.aspx
的轮齿的过渡曲线，但在应用时需注
意，坐标系ＡｑＡ是动坐标系，原点０
不动，两轴随痧角变化而旋转，所以在 绘制轮齿过渡曲线之前，需先将（２）式按 下式进行坐标变换【５】
Ｘ＝
Ｃ
一 ｇ试
ｙ
，● Ｊ、● ～
鲁ｌ 鼍墨
Ｓ
∞ｍ
毋毋
＋ 以以
Ｃ ∞ 毋毋
２，ＡＮＳＹＳ有限元仿真分析 ２．１轮齿模型的建立 由于用其它的ＣＡＤ软件创建的模型，
２．２材料属性与划分网格 对建好的模型进行网络划分，在此采用 Ｐ １ ａ ｎ ｅ ８ ２的单元模型，弹性模量取 Ｅ＝２ｅ１１Ｐａ；泊松比取“＝０．３，网络划分采 用自由划分。划分出来的模型如图２所示。 ２．３加载求解与后处理 对齿轮的加载本文从安全性的角度出 发，在齿顶圆的顶部施加线载荷。载荷 的大小可以根据电动机的功率和转速求 得，公式如下：
ANSYS齿轮接触应力分析案例精品
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Lines。
选择”Copied”，如下图。镜像结果。
齿轮的接触分析实例
齿轮的接触分析实例
（23）把齿顶上的两条线粘起来。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Lines。 b.选择齿顶上的两条线，点击【OK】。 （24）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。 a.从主菜单选择
齿轮的接触分析实例
b.从主菜单选择Preprocessor>Modeling>Copy>Lines。 c.点击【Pick All】。 d.在弹出的提示框中按下图输入，点击【OK】。（Fit view）
齿轮的接触分析实例
（26）把齿底上的所有线粘起来。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Lines。 b.分别选择齿底上的两条线，点击【OK】。 （27）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。 a.从主菜单选择
齿轮的接触分析实例
(20)将工作平面旋转13°。 a.从实用菜单中选择WorkPlane>Offset WP by Increments。 b.在“XY,YZ,ZX Angles”文本框中输入13,0,0,点击【OK】。 (21)将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：
ansys齿轮接触分析案例
加载与求解
01
施加约束
根据实际情况，对齿轮的轴孔、 端面等部位施加适当的约束，如 固定约束、旋转约束等。
02
03
施加接触力
求解设置
根据齿轮的工作状态，在齿面之 间施加接触力，模拟实际工作情 况。
设置合适的求解器、迭代次数、 收敛准则等，确保求解的准确性 和稳定性。
后处理
结果查看
查看齿轮接触分析的应力分布、应变分布、接触压力分布等 结果。
02
分析接触区域的大小、应力分布情况，评估齿轮的传动性能和
寿命。
根据分析结果，优化齿轮的设计和制造工艺，提高其传动性能
03
和寿命。
06
CATALOGUE
ansys齿轮接触分析案例四：蜗轮蜗杆
问题描述
蜗轮蜗杆传动是一种常见的减速传动 方式，具有传动比大、传动平稳、噪 音低等优点。但在实际应用中，蜗轮 蜗杆的接触问题常常成为影响其性能 和寿命的关键因素。
属性。
边界条件和载荷
01
约束蜗杆的轴向位移，固定蜗轮的底面。
02 在蜗杆的输入端施加扭矩，模拟实际工作状态。
03 考虑温度场的影响，在模型中设置初始温度和环 境温度，并考虑热传导和热对流。
求解和结果分析
进行静力分析和瞬态动力学分析，求解接触应力 分布、摩擦力变化以及温度场分布等。
对求解结果进行后处理，提取关键数据，进行可 视化展示。
通过齿轮接触分析，可以发现潜在的 应力集中区域和齿面磨损问题，提高 齿轮的可靠性和寿命。
齿轮接触分析的应用领域
汽车工业
用于研究汽车变速器、发动机和传动系统中的齿轮接触行为，优 化齿轮设计以提高燃油经济性和可靠性。
风电领域
用于研究风力发电机组中齿轮箱的齿轮接触行为，提高风力发电设 备的效率和可靠性。
《2024年基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》范文
《基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》篇一一、引言随着现代工程技术的快速发展，接触问题在各种工程领域中扮演着越来越重要的角色。
ANSYS软件作为一种强大的工程仿真工具，被广泛应用于解决各种复杂的工程问题，包括接触问题。
本文将详细介绍基于ANSYS软件的接触问题分析，并探讨其在工程中的应用。
二、ANSYS软件接触问题分析1. 接触问题基本理论接触问题是一种高度非线性问题，涉及到两个或多个物体在力、热、电等作用下的相互作用。
在ANSYS软件中，接触问题主要通过定义接触对、设置接触面属性、设定接触压力等参数进行模拟。
2. ANSYS软件中接触问题的分析步骤（1）建立模型：根据实际问题，建立相应的几何模型和有限元模型。
（2）定义接触对：在ANSYS软件中，需要定义主从面以及相应的接触类型（如面-面接触、点-面接触等）。
（3）设置接触面属性：根据实际情况，设置接触面的摩擦系数、粘性等属性。
（4）设定载荷和约束：根据实际情况，设定载荷和约束条件。
（5）求解分析：进行求解分析，得到接触问题的解。
3. 接触问题分析的难点与挑战接触问题分析的难点主要在于高度的非线性和不确定性。
此外，还需要考虑多种因素，如接触面的摩擦、粘性、温度等。
这些因素使得接触问题分析变得复杂且具有挑战性。
三、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程中的应用在机械工程中，ANSYS软件被广泛应用于解决各种接触问题。
例如，在齿轮传动、轴承、连接件等部件的设计和优化中，ANSYS软件可以模拟出部件之间的接触力和应力分布，为设计和优化提供有力支持。
2. 土木工程中的应用在土木工程中，ANSYS软件可以用于模拟土与结构之间的接触问题。
例如，在桥梁、大坝、建筑等结构的分析和设计中，ANSYS软件可以模拟出结构与土之间的相互作用力，为结构的设计和稳定性分析提供依据。
3. 汽车工程中的应用在汽车工程中，ANSYS软件被广泛应用于模拟汽车零部件之间的接触问题。
ANSYS接触分析实例
ANSYS接触分析实例接触分析是指在模拟两个物体在接触过程中的力学行为。
在工程设计中，接触分析能够解决各种复杂的机械接触问题，例如轴承、齿轮传动、接头连接等。
ANSYS通过它的接触分析功能，能够模拟物体间的精确接触行为，包括接触压力、接触区域、接触力和摩擦力等，并提供准确的力学分析结果。
举一个实际的例子，假设我们需要分析一个摩擦力的问题。
一辆汽车正在上坡行驶，车轮与路面之间的接触处产生了摩擦力。
我们希望通过ANSYS来模拟并计算摩擦力的大小。
首先，我们需要建立一个三维模型，包括车轮和路面。
可以使用ANSYS提供的建模工具进行绘制，也可以导入其他CAD软件中的模型。
在建模过程中，我们需要设置适当的边界条件和材料属性，例如路面的摩擦系数和车轮的材料参数。
接下来，我们需要定义接触边界条件。
在这个例子中，车轮与路面之间发生接触的区域称为接触区域。
可以在ANSYS中使用接触探测器来自动识别接触区域，或者手动定义接触区域。
在定义接触区域后，需要设置接触界面的行为，包括摩擦系数、接触刚度和接触阻尼等。
这些参数将影响接触力和摩擦力的计算结果。
完成模型和边界条件的设置后，我们可以进行接触力的计算。
首先，需要进行非线性静力分析，通过施加一个外力或位移来激活接触区域。
ANSYS将自动求解力学平衡方程并计算出接触力。
我们可以通过结果后处理功能来可视化和分析接触力的分布情况。
得到接触力的结果后，我们可以根据需要进一步分析摩擦力。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，例如力矩计算和摩擦力分析工具，可以帮助我们准确地计算和分析摩擦力的大小和方向。
通过以上的步骤，我们可以使用ANSYS进行接触分析，并得到准确的接触力和摩擦力结果。
这个例子只是接触分析的一个简单示例，实际应用中的接触分析可能涉及更复杂的几何形状、材料特性和接触行为等，并需要更深入的分析和验证。
但是通过ANSYS强大的功能和易用性，工程师们可以更高效地解决接触分析问题，提高产品设计的质量和性能。
基于ANSYS的圆柱直齿轮接触应力分析
基于ANSYS的圆柱直齿轮接触应力分析摘要：根据轮齿齿廓的数学模型,在ANSYS环境下建立了轮齿平面有限元模型,并进行了应力分析计算.与传统的方法相比,有限元分析法能准确地获得齿轮的真实应力场,为齿轮强度计算提供了可靠的依据.通过实例阐述了直齿轮的建模方法,并介绍了具体的设计原理,将生成的一对齿轮进行标准安装生成啮合模型。
通过ANSYS转化成由节点及元素组成的有限元模型,运用完全牛顿-拉普森方法进行接触应力的静力学求解,并介绍了算法原理。
说明了新的接触单元法的精确性、有效性和可靠性。
关键词：齿轮Ansys 接触应力接触分析有限元Based on the ANSYS spur gear contact stress analysisAbstract: According to the mathematic model of a tooth profile of gear,the finite element model of a flat of gear tooth was established under the environment of ANSYS and the stress of a gear tooth was analyzed and caculated by means of finite element method. The real stress field of gear obtained by finite element method was more accurate than that obtained by traditional method.Therefore,it can provide the dependable basis for strength calculation of teeth of the gear.The method of modeling of spur gear is illustrated by an example. The concrete design principles are introduced as well.A constructed pair of gears is fixed normatively to give birth to gear model. By way of ANSYS,the gear model is transformed to the finite element model consisting of nodes and elements. Then NR method is used to get the statics solution by contact stress,and the arithmetic principle is introduced. The new contact element method proposed in the thesis is proved to be precise,valid and reliability. Keyword:gear Ansys contact stress contact analysis finite element0 引言齿轮传动是机械传动中最广泛应用的一种传动，它具有效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点。
基于ANSYS的直齿面齿轮的接触应力分析
1072013年9月下 第18期 总第174期1 概述随着齿轮传动向重载、高速、低噪、高可靠性方向发展,现代齿轮设计对齿轮传动系统的静、动态特性提出了更高的要求。
齿轮设计的主要内容之一是强度设计,因此,建立比较精确的分析模型,准确的掌握齿轮应力的分布特点和变化规律具有重要的意义。
①③④设计模型的几何尺寸及边界条件如下表所示,大齿轮与小齿轮的齿厚为10mm,两个齿轮的中心距离为81mm。
小齿轮为主动齿轮,大齿轮为从动齿轮,小齿轮均匀转速0.2rad/s,大齿轮承受600N.m 的阻力扭矩,计算时间为1s.(如表1表2)2 模型的建立定义小齿轮渐开线,定义小齿轮根部过渡曲线,定义小齿轮齿廓线,建立小齿轮模型,同理建立大齿轮模型,调整两个齿轮的位置,如图1所示。
3 齿轮有限元网格模型的建立在Ansys中对齿轮副进行分析,首先要建立齿轮的有限元网格模型。
依据齿轮啮合模型参数,把根据齿面方程设计的专有程序计算结果导人Ansys,建立齿轮单齿有限元网格模型如图2所示。
针对所建齿轮模型,在齿高方向划分了17层单元,过渡部分划分4层单元,齿厚方向划分41层单元,为节省计算资源,省略了齿轮的辐板和轮载部分等对接触分析结果影响不大的部分。
该模型共有7896个节点,7678个单元,轮齿采用Solid45八节点线性等参元,将生成的单齿模型数据导人到Ansys中,并对其进行旋转复制等操作,把单齿模型拓展为有限元网格模型。
4 齿面接触情况及分析过程在上述模型上施加扭矩,对面齿轮副进行分析计算。
由于面齿轮的传动误差都很小,一般都在10-4-10-2范围内,基本上呈一条直线,并且波动性不大。
下图给出面齿轮轮齿在一个啮合周期内5个啮合位置的接触情况。
其中:图3为初始啮合位置的接触情况,图4为啮合终了位置的接触情况。
图中显示了不同啃合位置面齿轮轮齿接触区域的位置和形状变化,反映了齿轮副的啃合性能。
理论上讲,面齿轮啃合时为点接触,而在加载时齿面形成椭圆状接触区,接触区的大小用接触椭圆的长轴来衡量。
【2019年整理】ANSYS齿轮接触应力分析案例
Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS。 b.建立关键点1。如下图，完毕点击【OK】。
齿轮的接触分析实例
（3）定义一个点作为辅助点。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS。 b.建立辅助点110。如下图，完毕点击【OK】。
击【OK】。
齿轮的接触分析实例
c. ANSYS提示是否删除原来的线，选择【Delete】，点击 【OK】。
（18）偏移工作平面到总坐标系的原点： WorkPlane>Offset WP to>Global Origin。
（19）将工作平面与总体坐标系对齐： WorkPlane>Align WP with>Global Cartesian。
选择”Copied”，如下图。镜像结果。
齿轮的接触分析实例
齿轮的接触分析实例
（23）把齿顶上的两条线粘起来。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Lines。 b.选择齿顶上的两条线，点击【OK】。 （24）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。 a.从主菜单选择
（5）从主菜单中选择Preference命令，在对 话框中选择“Structural”复选框，单击 【OK】按钮。
齿轮的接触分析实例
2. 2 定义单元类型
（1）从主菜单中选择Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,打开“Element Type”对话 框，单击【Add】。
ansys作业
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=0.261.2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。
基于ANSYS有限元软件的直齿轮接触应力分析
基于ANSYS有限元软件的直齿轮接触应力分析一、本文概述随着现代机械工业的飞速发展，齿轮作为机械设备中的关键传动元件，其性能的稳定性和可靠性对于设备的长期运行和维护至关重要。
直齿轮作为齿轮传动的一种基本形式，其接触应力的分布与大小直接影响着齿轮的工作性能和使用寿命。
因此，对直齿轮接触应力的深入研究与分析，对于提高齿轮的设计水平、优化制造工艺以及提升设备的整体性能具有重要意义。
本文旨在利用ANSYS有限元软件对直齿轮的接触应力进行分析。
简要介绍了直齿轮的基本结构和传动原理，阐述了接触应力分析的必要性和重要性。
详细阐述了ANSYS有限元软件在齿轮接触应力分析中的应用，包括建模、网格划分、材料属性设定、接触设置、求解及后处理等关键步骤。
通过实例分析，展示了ANSYS软件在直齿轮接触应力分析中的具体操作流程，并对分析结果进行了详细的解读。
总结了利用ANSYS进行直齿轮接触应力分析的优势和局限性，并对未来的研究方向进行了展望。
本文旨在为齿轮设计师和工程师提供一种有效的直齿轮接触应力分析方法，帮助他们更好地理解直齿轮的应力分布特性，优化齿轮设计，提高齿轮的工作性能和可靠性。
本文也为相关领域的学者和研究人员提供了一种有益的参考和借鉴。
二、直齿轮接触应力的理论基础在直齿轮传动过程中，接触应力是决定齿轮使用寿命和性能的关键因素之一。
因此，对其进行准确的接触应力分析至关重要。
接触应力的分析主要基于弹性力学、材料力学和摩擦学的基本理论。
弹性力学是研究弹性体在外力作用下变形和应力分布规律的学科。
在直齿轮接触问题中，通常假设齿轮材料为线性弹性材料，满足胡克定律。
齿轮在啮合过程中，由于接触力的作用，齿面会产生弹性变形，进而产生接触应力。
材料力学是研究材料在受力作用下的应力、应变和强度等性能表现的学科。
对于直齿轮，材料的选择对齿轮的接触应力分布和承载能力有重要影响。
通常，齿轮材料需要具备较高的弹性模量、屈服强度和疲劳强度等。
基于ANSYS的圆锥齿轮参数化建模及接触分析_韩兴乾
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机械传动
Байду номын сангаас
2013 年
面, 生成规则网格。网格划分时, 对计算精度贡献较大 的部分的网格应细化, 而适当粗划对计算精度贡献不 大的部分。综合考虑以上因素及直齿圆锥齿轮的几何 特征, 对齿部细分网格, 其他部分采用相对较稀的网 格, 如图 3 所示。
化, 齿轮的实体模型和有限元模型很相似, 使得齿轮模 型的建立具有很大的重复性。因此, 如能建立齿轮的参 数化模型就能大大减少工作量, 提高工作效率。本文中 齿轮参数化建模思想是: 先基于齿轮基本参数建立一对 啮合齿轮, 划分好网格之后, 将主动齿轮和从动齿轮分 别旋转复制, 再将各齿轮节点和关键点融合, 形成整体 齿轮接触有限元模型。具体建模过程如下所述。
由于从动齿轮齿数较少, 采用轴齿轮的形式, 且考虑 到划分网格的需要, 从动齿轮分成 3 部分分别建模, 建模 方法与主动齿轮相类似[ 2] 。整对齿轮模型如图 2 所示。
图 1 啮合圆锥齿轮的几何尺寸
图 2 一对啮合齿轮模型
1. 2 定义单元类型和材料属性 首 先, 选 择 PLANE42 单 元 作 为 二 维 单 元。
图 4 部分模型的扩展
1. 5 定义接触对 采用面 面接触单元对齿轮进行三维接触分析,
由于小齿轮的齿面曲率比大齿轮的大, 所以小齿轮的 齿面是目标面, 大齿轮的齿面是接触面[ 4] 56- 57。对于 实常数的 设置, ANSYS 同 样提 供了较 简便 的 GUI 方 式: Preprocessor > Real Constants> Add/ Edit/ Delete, 在弹 出的 Real Constants 对话框中选择 CONTA 174 单元, 点 击 Edit, 弹 出/ Real Constant Set Number 3, For CONTA 1740对话框, 在其中可以设置接触分析的各项实常数。 1. 6 接触分析载荷及边界条件的施加
基于ANSYS WORKBENCH的齿轮接触应力分析
基于ANSYS WORKBENCH 的齿轮接触应力分析蓝娆1 杨良勇 2 罗昌贤3(1柳州市采埃孚机械有限公司 广西柳州5450072四川工程职业技术学院 四川 德阳 6180003广西柳工机械股份有限公司 广西柳州545007) 摘要：在理论分析的基础上，建立齿轮接触对的有限元模型，在有限元分析软件ANSYS Workbench 建立接触对，添加约束和加载，得到齿轮接触应力大小，齿轮应力集中主要发生在齿根圆角处，和理论计算分析对比。
得出相关结论为以后齿轮接触的有限元分析提供了依据。
关键词：齿轮接触对；ANSYS Workbench ；接触应力；有限元分析0引言齿轮是传动系统中承受载荷和传动动力的主要零部件，也是最容易出故障的零件之一。
据统计，在各种机械故障中，齿轮失效就占总数的6 0 ％以上，其齿面损坏又是齿轮失效的主要原因之一。
因此，工程中需要发大量工作对齿面强度及其应力进行分析。
ANSYS Workbench 是用 A NS YS 求解实际问题的新一代产品，它是专门从事于模型分析的有限元软件，拥有与CAD 的无缝接口、新一代的参数化建模工具，其强大的分析功能可以很准确地反映实际物体的状态。
可进行静力学分析、动力学分析、非线性分析等。
本文从柳州市采埃孚机械有限公司实际问题出发，建立齿轮接触对的三维有限元模型，在有限元分析软件ANSYS Workbench 计算得到齿轮接触对的接触应力，与传统理论计算公式得出比较，为齿轮的快速设计和进一步的优化设计提供条件。
1齿轮参数化建模齿轮的设计，加工，生产是一个复杂、严格的过程 ，如果能够实现齿轮在设计上的参数化建模，那么就避免了齿轮的反复设计，每次只要改变参数就能得到自己想要的齿轮，这将为齿轮的生产带来极大的方便。
利用CAD 软件UG ，其与ANSYS Workbench 可以实现无缝连接，其参数化建模功能和有限元分析模块可以在同一平台完成，避免了从CAD 软件到CAE 软件的转换，提高了设计效率，同时又有利于设计数据的统一管理。
基于ansys的齿轮应力有限元分析
河南科技学院2009届本科毕业设计论文题目：基于ansys的齿轮应力有限元分析学生姓名：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25日摘要本文主要分析了在ansys中齿轮参数化建模的过程。
通过修改参数文件中的齿轮相关参数，利用APDL语言在ANSYＳ软件中自动建立齿轮的渐开线。
再利用图形界面操作模式，通过一系列的镜像、旋转等命令，生成两个相互啮合的大小齿轮。
运用有限元分析软件ANSYS对齿轮齿根应力和齿轮接触应力进行分析计算,得出两个大小齿轮的接触应力分布云图。
通过与理论分析结果的比较,验证了ANSYS在齿轮计算中的有效性和准确性。
关键词:ANSYS,APDL，有限元分析,渐开线，接触应力。
Modeling and Finite Element Analysis of InvoluteSpur Gear Based on ANSYSAbstractWe have mainly analyzed spur gear parametrization modelling process in the ansys software. using the APDL language through revises the gear related parameter in the parameter document,we establishes gear's involute automatically in the ANSYS software.Then, using the graphical interface operator schema, through a series of orders ,mirror images, revolving and so on, we produce the big and small gear which two mesh mutually. Carring on the stress analysis of the gear by using the finite element analysis software-- ANSYS, we obtain two big and small gear's contact stress distribution cloud charts. through with the theoretical analysis result's comparison,we explain ANSYS in the gear computation validity and the accuracy.Keywords: ANSYS; APDL;finite element analysis;involute line;contact stress目录1绪论 (6)2齿轮仿真分析方法 (7)3齿轮实体模型的建立方法 (7)3.1直齿轮建模要求描述 (8)3.2渐开线的生成原理 (8)3.3创建渐开线曲线 (9)3.4齿根过渡曲线生成原理 (11)3.5创建齿廓特征 (11)4齿轮接触应力分析 (14)4.1模型网格划分 (14)4.2创建接触对 (15)4.3施加边界条件和载荷 (16)4.4求解 (17)4.5计算结果分析 (18)4.5．1仿真计算分析 (18)4.5.2理论分析 (18)5齿根弯曲应力分析 (19)5.1建立齿轮模型 (19)5.2划分网格 (19)5.3施加载荷和约束 (19)5.4求解 (19)5.5仿真分析与理论结果对比 (20)6结论 (21)参考文献 (22)附录 (23)[1]大齿轮渐开线生成的命令流 (23)[2]大小齿轮的基本参数表 (24)谢辞 (26)1绪论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。
《2024年基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》范文
《基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》篇一一、引言随着现代工程技术的快速发展，接触问题在各种工程领域中变得越来越重要。
ANSYS软件作为一款强大的工程仿真软件，其在接触问题上的分析和处理能力得到了广泛应用。
本文将介绍基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用。
二、ANSYS软件接触问题分析1. 接触问题基本理论接触问题是一种典型的非线性问题，涉及到两个或多个物体在力、热、电等作用下的相互作用。
在ANSYS中，接触问题主要通过定义接触对、设置接触面参数、定义接触刚度等方式进行模拟。
2. ANSYS软件接触问题处理流程（1）建立模型：在ANSYS中建立涉及接触问题的物理模型。
（2）定义材料属性：设置模型中各部分的材料属性，包括弹性模量、密度、泊松比等。
（3）划分网格：对模型进行网格划分，以便更好地进行后续的数值分析和计算。
（4）定义接触对：根据实际需求，定义接触对，并设置相应的接触面参数。
（5）求解设置：设置求解器、求解参数等。
（6）结果分析：对求解结果进行分析，包括应力分布、位移变化等。
三、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程领域在机械工程领域，ANSYS软件被广泛应用于分析各种机械零件的接触问题。
例如，齿轮传动中齿轮与齿轮之间的接触问题、轴承中滚动体与内外圈的接触问题等。
通过ANSYS软件的分析，可以有效地预测机械零件的应力分布、疲劳寿命等，为机械产品的设计和优化提供有力支持。
2. 土木工程领域在土木工程领域，ANSYS软件被广泛应用于分析土与结构之间的接触问题。
例如，桥梁、大坝等结构物与地基之间的相互作用、地震作用下建筑结构的动力响应等。
通过ANSYS软件的分析，可以有效地评估结构的稳定性和安全性，为土木工程的设计和施工提供有力支持。
3. 汽车工程领域在汽车工程领域，ANSYS软件被广泛应用于分析汽车零部件的接触问题。
例如，汽车发动机的缸体与缸盖之间的密封问题、汽车轮胎与地面的摩擦问题等。
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齿轮的接触分析实例
设置完毕后， 点击【Close】关闭实常数对 话框。
齿轮的接触分析实例
2.4 定义材料属性
（1）从主菜单中选择Preprocessor>Material Props>Material Models，如下图所示依次双击 Structural>Linear>Elastic>Isotropic。
（1）从主菜单中选择Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete，打开如下图的“实 常数”对话框，点击【Add】,设置实常数单元类 型。
齿轮的接触分析实例
（2）在弹出的对话框中点击【OK】，弹出如下对 话框，点击【OK】，在弹出的对话框中将厚度设 置为4。设置完毕，点击【OK】。
齿轮的接触分析实例 分析问题：一对啮合的齿轮在工作时产生接触，分析其接触
的位置、面积和接触力的大小。
齿轮的接触分析实例
1. 相关系数
• 齿顶直径：24 • 齿底直径：20 • 齿数：10 • 厚度：4 • 密度：7.8E3 • 弹性模量：2.06E11 • 摩擦系数：0.1 • 中心距：44
齿轮的接触分析实例
齿轮的接触分析实例
（4）偏移工作平面到给定位置。 a.从实用菜单中选择
WorkPlane>Offset WP to>Keypoints + 。 b.在ANSYS图形窗口选择110号辅 助点，点击【OK】。 （5）旋转工作平面 a.从实用菜单中选择 WorkPlane>Offset WP by Increments。 b.在“XY,YZ,ZX,ZXAngles”文本 框中输入-50,0,0,点击【OK】.
齿轮的接触分析实例
在弹出的对话框中设置材料的弹性模量 EX=2.06E11,泊松比PRXY=0.3。如下图所示。设 置完毕后点击【OK】，回到材料属性对话框界面。
齿轮的接触分析实例
（2）依次双击Structural>Density，设置材料密
度为7.8E3。完毕点击【OK在下图的列表框中选择“Solid”, “4node 182”, 单击【OK】。
齿轮的接触分析实例
(3)在下图的Element Types对话框中单击【Options】 弹出单元选项对话框，对PLANE182单元进行设 置。设置完成后点击【OK】，然后【Close】。
齿轮的接触分析实例
2.3 定义实常数
WorkPlane>Change Actives CS to>Working Plane。 （13）建立第三个关键点。 a.从主菜单选择
（3）依次双击Structural>Friction Coefficient，
打开材料摩擦系数对话框。如下图，设置摩擦系 数为0.1。完毕点击【OK】，并退出材料属性设 置对话框。
齿轮的接触分析实例
2.5 建立齿轮面模型
(1)将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择 WorkPlane>Change Actives CS to>Global Cylindrical。
齿轮的接触分析实例
（3）从实用菜单中选择File>Change Title，打开“Change Title”命令，可以自定义修改文件标题。新的文件标题为 “contact analysis of two gears”，为本实例的标题名。
单击【OK】按钮确定。
齿轮的接触分析实例
(4) 从实用菜单中选择Plot>Replot命令，自定 义的标题”contact analysis of two gears” 将显示在窗口左下角。
（2）定义一个关键点。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS。 b.建立关键点1。如下图，完毕点击【OK】。
齿轮的接触分析实例
（3）定义一个点作为辅助点。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS。 b.建立辅助点110。如下图，完毕点击【OK】。
（5）从主菜单中选择Preference命令，在对 话框中选择“Structural”复选框，单击 【OK】按钮。
齿轮的接触分析实例
2. 2 定义单元类型
（1）从主菜单中选择Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,打开“Element Type”对话 框，单击【Add】。
齿轮的接触分析实例
（10）按照步骤（4），将工作平面平移到第二个辅助点。 （11）旋转工作平面。 a.从实用菜单中选择WorkPlane>Offset WP by Increments。 b.在“XY,YZ,ZX,ZX Angles”文本框中输入3,0,0,点击
【OK】。 （12）将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：
齿轮的接触分析实例
（8）将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选 择WorkPlane>Change Actives CS to>Global Cylindrical。
（9）建立其余的辅助点。 按照与（3）同样的步骤建立其余的辅助点，设置编
号一次为120，130，140，150，160，其坐标依次为 （16，43）、（16，46）、（16，49）、（16，52）、 （16，55）。
齿轮的接触分析实例
（6）将激活的坐标系设置为工作平面坐标系： WorkPlane>Change Actives CS to>Working Plane。
（7）建立第二个关键点。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS。 b.建立关键点2。如下图，完毕点击【OK】。
2. 建立模型
2.1 设定分析作业名和标题 （1）从菜单中选择File>Change Jobname，打开“Change
Jobname”命令，修改文件名。自定义新的文件名为 “gearscontact”，单击【OK】按钮，完成文件名的修改。
齿轮的接触分析实例
（2）从实用菜单中选择File>Change Directory,打开 “Change Directory”命令，可以自定义该文件的目标文件 夹，单击【确定】按钮。