齿轮轴的静力学有限元分析.
运用COSMOSWorks对螺旋钻机齿轮轴进行有限元静态分析
第２ ６卷 第 ３期
２０ 年 晒 月 ｏ８
佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ｉ ｕｉ ｎ ｅｓｙ（ ａ ｒ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏｒａ ｏ Ｊ ｍ ｓ Ｕ ｉ ｒｔ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ ｄｔｎ ａ ｖ ｉ ｕｌ ｅ ｉ
用下的节点应力 、 应变、 位移和变形图解 ． 表 １ 不 同圆角 半径分 析 结果 比较
３ 结 论
螺旋钻机减速器 中齿轮轴结构 的应力分布和 变形机理是设计 的难 点 ， 应用 Ｃ Ｓ ｏ Ⅳ 有 限 ＯＭ ｓ ０ 元分析软件， 可以使有分析要求但又缺乏有限元知 识的工程师们方便快捷地完成对这一装置的静态 特性分析和强度校核 ， 找出设计 中的薄弱环节 ， 为
Ｖ １２ ｏ． ０ ．６ Ｎ ３ Ｍａ ２ ０ ｙ ０８
文章编号：０８一ｖｏ （ｏｓｏ １０ ） ２ｏ ）３一Ｏ４ ２ ３ ＇８—０ ２ ＂
运 用 Ｃ Ｓ Ｓ ｒｓ 螺 旋 钻 机 齿 轮 轴 Ｏ ＭＯ Ｗｏｋ 对 进 行 有 限 元 静 态 分 析
乔春 蓉
ｌ 黑龙江八一农垦大学工程学院 ． 黑龙江 大庆 １３ １） ６３ ９ Fra bibliotek维普资讯
第３ 期
乔春蓉 ： 运用 Ｃ Ｓ Ｏ Ｗｏ ｓ Ｏ Ｍ Ｓ ｒ 对螺旋钻机齿轮轴进行有限元静态分析 ｋ
３９ ４
２ ２ 栽 荷施 加及约 束 的处 理 ．
要实现对齿轮轴结构的静态分析 ， 必须合理确 定载荷大小和约束条件 ． 对于该结构 ， 工况较 为简 单， 载荷为 ７３ ・ ３Ｎ ｍ的扭矩 ， 齿轮轴两端面施加 ． 在 约束条件为中间圆柱底面固定 ．
图 Ｉ 齿轮轴三维有 限元 冈格模型
转速 ， ２ ｄ ｉ ｌ：１０ ｒ ｎ ａ
基于ABAQUS的轴承_齿轮系统静力学分析
－ 13 －基于ABAQUS 的轴承—齿轮系统静力学分析常 立1，2（1. 山东大学机械工程学院，山东 济南250000；2. 山东丝绸纺织职业学院，山东 淄博 255300）摘 要：文章利用ABAQUS 建立了轴承—齿轮系统的静态有限元模型，通过该模型的应力分布云图和位移分布云图，提出了一些优化改进轴承—齿轮系统结构的方案和措施。
关键词：轴承—齿轮系统；ABAQUS ；有限元法中图分类号：TN957.2 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2010）27－0013－02现代战争对雷达的性能要求越来越高，轴承—齿轮系统作为雷达的关键基础构件对其性能有重要影响。
这就要求人们采用现代设计方法对雷达的关键基础构件进行设计，通过有限元方法，设计人员可以综合考虑影响齿轮系统动态特性的各种因素，在产品的设计阶段就对产品的性能和存在的问题一目了然，从而为产品改进设计提供了有效的技术途径，并大大减少了物理样机试制的时间和研制经费的投入，提高了设计效率。
1 研究方法及理论依据轴承—齿轮系统作为天线运动的载体，以底座为基础，包括横滚、俯仰和方位三个互相垂直的旋转运动，工作原理见图1。
横滚转动为第一级运动，俯仰转动为第二级运动，方位转动为第三级运动。
天线安装在方位部分的天线托架上，随着方位部分一起转动。
方位部分的运动是主要运动，带动天线以一定的转速进行扫描，横滚部分和俯仰部分的运动只用来调整扫描的区域范围。
系统通过对电机进行合理的控制，使轴承—齿轮系统的三个轴以一定的转速转动或转到某个角度。
在3个轴的运动合成下，天线可完成对一定区域的扫描。
图1 轴承—齿轮系统工作原理图轴承—齿轮系统的每一级运动都由一个独立的伺服电机驱动。
伺服电机经过两级齿轮减速，最后输出到轴承—齿轮系统的每一个轴上。
在横滚的传动中，电机和减速部分固定不动，只有横滚转体转动；而在俯仰和方位的传动中，伺服电机和减速部分跟着转体一起绕轴转动。
ansys分析齿轮报告
ANSYS分析齿轮报告引言本报告旨在使用ANSYS软件对齿轮进行分析，并对分析结果进行详细讨论。
齿轮是机械传动中常用的元件，其主要功能是将动力从一个轴传递到另一个轴。
在设计和制造过程中，通过分析齿轮的性能和行为，可以有效提高其可靠性和工作效率。
分析目标本次分析的目标是评估齿轮的强度和变形情况。
通过ANSYS软件的力学分析功能，我们将使用有限元方法来模拟齿轮的工作过程，包括载荷、应力和变形等方面的分析。
模型建立在进行分析前，首先需要建立齿轮的三维模型。
我们选择使用ANSYS提供的建模工具，根据实际参数和几何形状进行建模。
在建模过程中，我们需要确定齿轮的模量、模数、齿数等参数，并考虑到齿轮的几何特征，如齿侧间隙、齿顶高度等。
材料属性齿轮的材料属性对其性能至关重要。
根据实际需求，我们选择了一种合适的材料，并在ANSYS中设置其材料属性。
常见的齿轮材料包括钢、铸铁等，其材料参数如弹性模量、泊松比等需要根据实际情况进行设置。
载荷设定在齿轮的工作过程中，承受的载荷是十分重要的。
在ANSYS中，我们可以通过施加力、扭矩或压力等载荷方式来模拟齿轮的实际工作情况。
合理的载荷设定可以更准确地分析齿轮的受力情况。
分析过程在进行齿轮的分析过程中，主要涉及到强度分析和变形分析两个方面。
强度分析强度分析是齿轮设计中重要的一部分。
在ANSYS中，我们可以使用有限元分析方法来计算齿轮的应力分布和疲劳强度。
通过合理的载荷设定和材料属性设置，可以得到齿轮在工作过程中的最大应力和应力分布情况。
变形分析变形分析是评估齿轮变形情况的重要手段。
在ANSYS中，我们可以通过施加约束和载荷来模拟齿轮的变形行为。
通过分析齿轮的变形情况，可以判断其运动精度和工作可靠性。
分析结果根据ANSYS的分析结果，我们得到了齿轮的应力分布图和变形图。
通过对结果的分析，我们可以得出以下结论：1.齿轮的应力集中区域主要集中在齿根和齿顶部分，这可能导致齿轮在高载荷下的疲劳破坏。
电子执行器齿轮静力学的有限元分析
电子执行器齿轮静力学的有限元分析发布时间：2022-09-15T06:00:57.524Z 来源：《科技新时代》2022年4期2月作者：娄光路，随岁寒，段松微[导读] 现代汽车工业要求能精确控制增压器，提高增压器响应速度，减少滞后性，提高娄光路，随岁寒，段松微商丘工学院，机械工程学院，河南商丘 476000摘要：现代汽车工业要求能精确控制增压器，提高增压器响应速度，减少滞后性，提高动力性和降低排放。
执行器是涡轮增压器负责调节增压压力的机构。
传统气动式执行器，动作滞后，控制不精确，因此在涡轮增压器上电子执行器正逐步淘汰气动执行器。
然目前国外已厂家成熟的开发并已量产，这些产品往往价格较高，并且只装配在中高端发动机上。
为继续发挥增压器的优势和现存的问题，因此开发一款控制精度高并国产化率高的电子执行器具有重要意义。
为此我们设计了一款电子执行器，本文主要针对其齿轮强度进行分析。
为满足强度设计要求，应用Creo5.0 Simulate功能对设计的齿轮强度进行仿真计算。
仿真结果表明选用的齿轮材料强度满足要求。
关键词：电子执行器、有限元分析、Creo Simulate0 引言目前节能减排是汽车行业的发展趋势，其中发动机采用涡轮增压技术提高节能减排性能就是重要举措之一[1]。
高速发展的现代化工业社会使越来越多的公司参与了电动执行机构的研发和生产，电动执行机构的发展也可谓是工业发展的缩影[2]。
Bogner Mathias [3]等发明了一种使用有电子执行器的涡轮增压器，其技术特点是用电子执行器替代了传统气动执行器并将执行器集成到该水冷涡轮增压器的壳体上，避免了因高温而损坏。
李燕[4]对传动齿轮的选择做了有关研究，渐开线行星齿轮减速器传动与普通定轴减速器传动相比具有体积小、重量轻、效率高、承载能力大等优点。
苏海东[5]阐述执行器按其能源形式分为气动、电动和液动三大类。
有关执行器智能化方面，王玉峰[6]基于ARM设计了一套直行程电子式电动执行器控制器，能够从调节器接收4~20mA或1~5V信号，转换为电动执行器的角位移或直线位移带动调节机构，并把其位移转换为4~20mA输出。
基于ANSYS 的齿轮静态有限元分析
基于ANSYS 的齿轮静态有限元分析作者：熊艳红朱志强来源：《科技视界》 2014年第29期熊艳红朱志强（湖北职业技术学院，湖北孝感 432000）【摘要】本文建立了直齿圆柱齿轮平面和实体有限元模型，并进行了静力分析，确定了齿轮的最大应力图、最大应变图和变形云图。
结果表明：齿轮的失效首先在齿根出现，利用所得结果可进行齿轮齿根弯曲疲劳强度以及齿面接触疲劳强度校核，为齿轮传动的优化设计提供了基础理论。
【关键词】直齿圆柱齿轮；静态；有限元分析0 前言齿轮传动是机械传动中机械原理和机械设计的精髓，它具有效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点。
但在齿轮传动中，轮齿由于齿根弯曲疲劳载荷而发生齿根弯曲折断，因此，对齿轮要进行齿根弯曲强度计算。
传统的手工齿根弯曲疲劳强度计算带有很大的近似性，且计算过程比较繁琐，所以，采用新的方法来分析齿轮弯曲强度势在必行！随着计算机技术的普及和发展，有限元法在齿轮设计和应力分析中已显示出巨大的优势。
目前较典型的有限元分析软件，ANSYS 计算过程自动化，在后处理中能快速、直观、精确地观察到计算结果，这些都是手工和实验方法无法比拟的，它可以有效地分析齿轮接触应力和变形，有效地计算摩擦接触问题[1]。
人们对齿轮进行手工计算分析已经相当深入，但借助计算机对齿轮静态分析却很少，本文将运用ANSYS对直齿圆柱齿轮进行静态分析，得出了齿轮的最大应力、最大应变和变形云图。
1 创建有限元模型1.1 模型的建立鉴于渐开线为极坐标方程形式，为便于几何建模，在ANSYS中,首先选择总体坐标系为柱坐标系，利用渐开线的极坐标方程式得到渐开线上点的坐标,在ANSYS下生成相应的关键点。
然后再利用ANSYS中的样条曲线功能即可生成所需曲线, 从而实现轮齿模型的建立。
在当前坐标系下建立关键点：1（5.428，76.307）、2（5.534，77.803）、3（5.595，79.303）、4（5.411，80.82）、5（5.11，82.342）、6（4.694，83.869）、7（4.208，85.396）、8（3.623，86.92）、9（2.928，88.45）、10（2.214，89.972）、11（0，90），利用样条曲线功能依次连接关键点1至10形成渐开线轮齿的外轮廓线，然后镜像生成另一边的轮廓线，如图1。
有限元分析齿轮轴
Abaqus分析报告（齿轮轴）名称：Abaqus齿轮轴姓名：班级：学号：指导教师：一、简介所分析齿轮轴来自一种齿轮泵，通过用abaqus软件对齿轮轴进行有限元分析和优化。
齿轮轴装配结构图如图1，分析图1中较长的齿轮轴。
图1.齿轮轴装配结构图二、模型建立与分析通过part、property、Assembly、step、Load、Mesh、Job等步骤建立齿轮轴模型，并对其进行分析。
1.part针对该齿轮轴，拟定使用可变型的3D实体单元，挤压成型方式。
2.材料属性材料为钢材，弹性模量210Gpa，泊松比0.3。
3.截面属性截面类型定义为solid，homogeneous。
4.组装组装时选择dependent方式。
5.建立分析步本例用通用分析中的静态通用分析（Static，General）。
6.施加边界条件与载荷对于齿轮轴，因为采用静力学分析，考虑到前端盖、轴套约束，而且根据理论，对受力部分和轴径突变的部分进行重点分析。
边界条件：分别在三个轴径突变处采用固定约束，如图2。
载荷：在Abaqus中约束类型为pressure，载荷类型为均布载荷,分别施加到齿轮接触面和键槽面，根据实际平衡情况，两力所产生的绕轴线的力矩方向相反，大小按比例分配。
均布载荷比计算：矩形键槽数据：长度：8mm、宽度：5mm、高度：3mm、键槽所在轴半径：7mm键槽压力面积：S1 = 8x3=24mm2 平均受力半径：R1=6.5mm齿轮数据：=齿轮分度圆半径：R2 =14.7mm、压力角：20°、单个齿轮受力面积：S2 ≈72mm2通过理论计算分析，S1xR1xP1=S2xR2xP2，其中，P1为键槽均布载荷幅值，P2为齿轮均布载荷幅值。
键槽均布载荷幅值和齿轮均布载荷幅值之比约为P1：P2≈6.3 。
取键槽均布载荷幅值为1260,齿轮载荷幅值为200.由于键槽不是平面，所以需要切割，再施加均布载荷。
图3 键槽载荷施加比较保守考虑，此处齿轮载荷只施加到一个齿轮上。
基于ANSYS的轴类零件有限元静力学分析
基于ANSYS勺轴类零件有限元静力学分析马超（山东科技大学交通学院，车辆工程2011-1 ）.、八、-刖言轴向受弯扭的杆件在工程中的应用非常广泛。
齿轮减速器中的齿轮轴承受扭矩的作用，如果扭矩过大，或者轴过于细长，则有可能突然变弯，发生稳定失效。
有限元法是利用电子计算机进行数值模拟分析的方法。
ANSY软件作为一款功能强大、应用广泛的有限元分析软件，不仅具备几何建模的模块，而且也支持其他主流三维建模软件接口，目前在工程技术领域中的应用十分广泛，其有限元计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据。
文章在基于有限元分析软件ANSY的基础上对轴的承载特性进行了分析。
摘要：介绍应用ANSY软件分析轴类零件在扭转载荷压力作用下发生形变量和应力分布的情况。
关键词：载荷；轴；ANSYS一问题分析求解下图为一轴类零件结构示意图。
该零件在两个滚动轴承处受到轴向和径向约束，左侧键槽侧面受到6000N的均布载荷，右侧键槽侧面受3000N的均布载荷。
模型材料为钢材料，弹性模量为2 1011MP a，泊松比为0.3。
作出等效应力图和变形图，并进行强度分析。
1—I-二轴有限元模型2.1建立轴零件有限元模型轴为左右对称结构。
在Siemens UGNX8.5中建立该轴三维模型，通过接口导 入 ANSY 中。
该载荷轴采用Tet 10node 187单元。
此单元是一个高阶3维20节点固体结构单元， 每个节点有3个沿x 、y 和z 方向平移的自由度，具有二次位移模式，主要适用于位 移、变形等方面。
如果要求精度高，可较好地剖分；如果要求精度不高，由于单 元本身是高阶单元，使用稍微弱一点的网格也可行，能够用于不规则形状，且不 会在精度上有任何损失。
2.2网格划分网格划分的过程就是结构离散化的过程，通常轴模型划分的单元越多越密 集，就越能反映实际结构状况，计算精度越高，计算工作量越大，计算时间增长。
由于轴结构属于局部不规则几何体，因此采用自动划分法进行网格划分。
基于ANSYS的1.5MW风电机组斜齿轮轴的有限元分析
基础上 ，对斜齿 轮轴进行线性 静力分析 ，最 后得 出形 变和应力 分布结果 。并 以此 为据判断强 度和刚度 条件 ，提
出 轴 的 改 进 方 案 ，提 高 了 设 计 的 可 靠性 。 关 键 词 ：大 型 风 电机 组 ； 齿 轮 轴 ； 限元 分 析 斜 有 中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ １７ ：Ｔ ３ ． Ｐ ９ ． ２ Ｈ１３ ２ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ８ （０ ０ ０ ０２ ０ ０ １— ７ ５ ２ １ ） ６— ０ ０— ３
力 作用 及 强 阵 风 冲 击 变 载 荷 条 件 下 的重 载 、增 速 齿 轮 传 动 。 齿 轮 箱 可 以 将 很 低 的 风 轮 转 速
（ ０ Ｗ的风机 通 常为 １． ／ ｉ ）变 为 很 高 的 １５ ０ｋ ７ ３ ｒｍ ｎ
２ 斜 齿轮 轴 的模 型 导 入
分析对 象是 齿 轮 箱输 出端 的斜 齿 轮 轴 ，Ｐｏ Ｅ ｒ／
ｉａ ｅ ｒｓａｔｓｃｎ ｕ ｔｄ；ｔｅｄ ｆｒ ｔ ｎａ ｄ ｓ ｅｓｄｓ ｉｕｉｎｒｓ ｌ ｉ ｆ ａｌ ｂａｎ ｄｔ ｕ ｇ ｅｓ ｅ ｇｈａ ｄｒｇｄ ｃ ｌ ａ ｆ ｉ ｏ ｄ ｃｅ ｇ ｈ ｈ ｅｏｍａｉ ｎ ｔ ｓ ｉｔｂ ｔ ｅ ｕｔ ｓｉ ｌ ｏ ｔｉｅ ｉｄ ｅｔ ｔ ｎ ｔ ｎ ｉ． ｏ ｒ ｒ ｏ ｎ ｙ ｏ ｈ ｒ ｉ
．
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｌ ｒｅ ｗ ｎ ｕ ｂ ｎ ｅ ｅ ａｏ ｎ ｔ ｅ ｉａ ｅ ｒｓ ａｔ ｉ ｉ ｌｍｅ ｔ ｎ ｌ ｓｓ ｙ ｒ ｓ ａｇ ｉ ｄ ｔ ｒ ｉ ｅ ｇ ｎ ｒ ｔｒｕ ｉ；ｈ ｌ ｌｇ ａ ｈ ｆ；ｆ ｔ ｅｅ ｎ ａｙ ｉ ｃ ｎｅ ａ
１ 风 力发 电机齿轮箱 常见故 障
ＰｏＥ导入 Ａ Ｓ Ｓ的模型 ，分析模 型参 数见表 ２ ｒ ／ ＮＹ 。
变速器齿轮轴有限元及动力仿真分析
∀ 工艺与装备 ∀
变速器齿轮轴有限元及动力仿真分析
胡祝田, 宋守许, 刘志峰
( 合肥工业大学 机械与汽车工程学院, 合肥 230009)
*
摘要: 联合仿真法预估疲劳寿命包括获取载荷历程 、 应力应变场和材料参量三个方面内容 。文章在此基 础上依据企业提供的二维图纸, 在三维造型软件 P ro /Eng ineer中建立某型号变速器的第一齿轮轴实体模 型 。根据有限元基本理论, 建立该轴的有限元模型 。最后在有限元分析系统 M SC. N astran中进行该轴的 应力分析, 得出应力应变。 采用 P ro /E 和 ADAM S /V iew 的专用接口模块 M echan ism /P ro 实现两者之间的 数据转换, 最后仿真得出齿轮轴与从动齿轮的载荷曲线 , 其与理论计算值十分接近 。有限元分析及动力 仿真结果对进行齿轮轴的疲劳寿命预估提供了必须的数据, 为进一步来预测服役齿轮轴的剩余寿命有 着重要的作用。 关键词 : 齿轮轴; 有限元分析 ; 仿真; 疲劳分析 中图分类号 : TH 16 文献标识码: A
n∃ =
( 6)
2010年第 8 期 式中: n! n∃ !- 1 ∃- 1 K !, K ∃ ∀ !a ∃a % ∃ !m , ∃ m 弯矩时的安全系数 ; 扭矩时的安全系数 ; 剪切疲劳极限; 弯曲疲劳极限; 有效应力集中系数 ; 尺寸系数 ; 表面系数 ; 弯曲应力; 扭转应力 ; 扭应力不对称循环系数 ; 应力幅。
结束语通过有限元分析及虚拟仿真与理论计算结果相比较可以看出该变速器齿轮轴的刚度和强度在设计时满足要求且有一定的裕度能保证工作中的正常使最为重要的是文中有限元分析结果及动力学仿真对进行产品的疲劳寿命分析提供了必须的数据于名义应力法预估第一齿轮轴工作寿命有着重要作用
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。
齿轮传动轴的静载与冲击载荷分析与优化
齿轮传动轴的静载与冲击载荷分析与优化齿轮传动作为一种常见的机械传动方式，在许多领域中得到广泛应用。
齿轮传动的轴承载荷会直接影响传动系统的可靠性和寿命。
因此，对齿轮传动轴的静载与冲击载荷进行分析与优化，对于提高传动系统的性能具有重要意义。
1. 齿轮传动轴静载分析齿轮传动轴的静载分析是齿轮传动系统设计的基础。
静载是指齿轮在正常运转时所承受的载荷，包括径向力、切向力和轴向力等。
为了确保齿轮传动轴在长时间运行过程中不发生破坏或变形，需要对静载进行准确的分析和计算。
静载分析的关键是确定各种载荷的大小和方向。
在实际工程中，可以通过根据齿轮传动的传动比、额定功率和工作环境等参数确定每个齿轮承受的载荷大小。
然后，根据轴的几何形状和材料特性，结合应力分析理论，计算齿轮传动轴的静载。
为了优化齿轮传动轴的静载，可以采取以下措施：- 合理选择轴材料，确保强度和刚度满足要求；- 对轴的几何形状进行优化设计，降低载荷集中度，减小应力集中；- 考虑对轴进行表面强化处理，提高其抗疲劳性能。
2. 齿轮传动轴冲击载荷分析除了静载外，齿轮传动轴还会承受突发的冲击载荷，如启动和停止时的冲击载荷。
冲击载荷会导致齿轮传动轴发生瞬时应力集中，从而增加轴的疲劳破坏的风险。
因此，对齿轮传动轴的冲击载荷进行分析与优化，对于提高传动系统的寿命和可靠性至关重要。
冲击载荷分析的关键是确定冲击载荷的大小和作用时间。
启动和停止时的冲击载荷主要取决于齿轮传动系统的惯性力和驱动力矩。
可以通过实验、仿真或理论分析等方法获得。
在对冲击载荷进行分析时，需要考虑冲击载荷的作用位置和方向。
通常情况下，冲击载荷在齿轮齿距处施加。
然后，可以利用有限元分析等方法计算齿轮传动轴在冲击载荷下的应力分布和变形情况。
为了优化齿轮传动轴的冲击载荷，可以采取以下措施：- 合理设计齿轮传动系统的布局，减小冲击载荷的大小；- 选择合适的材料和热处理方法，提高轴的抗冲击载荷能力；- 对齿轮传动轴进行优化设计，减小应力集中。
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。
基于ABAQUS有限元准静态的锥齿轮啮合分析及验证
要分 成多 步进行 。这里需要 建立３个 步骤 ：
１网 格划 分与 边界加 载
第 一步 ：将行 星齿轮 绕 自身 轴线旋 转一 个微ｄ＇，Ａ９
由于 轮 齿接 触 区域 很小 ，需要 对接 触齿 面 的有 角 度 ，半 轴齿保 持不 动 ，建立起 初始 的接触 ；但 因为
限元 网 格加 密 。为 了保 证计 算 精度 和计 算 效率 ，对 转动 角度 不精确 ，２个齿轮 没有在正 确的位 置啮合 。
根据 主动 齿 与从 动齿 在 啮合 过程 中 最大 主应 力
的应 力云 图可 以 清晰 地看 到 ，在 一对 轮齿 啮 合过 程
中 ，齿轮 轮齿 啮 合状 态在 单齿 对 啮合 和双 齿叉寸啮 合
间交 替变 化 。主 动齿 轮的 轮齿 在 从啮 入到 啮 出过 程
中 ，齿根 应力 随 着啮 合点 向 顶 移动 而逐 渐增 大 ， ２２００ ＭＰａｎＥｌ１ ８００ ＭＰａ，非常接 近材料热 处理 以后
应 力值 较 低 ，而 在单 齿对 啮合 状 态下 应力 值 明显 升 力 。因此 ，在重 新设 计优 化 以后 ，再 一次 进行 仿 真
高 ．２种状 态转换 时应 力值发生 明显 的突变 。这是 因 与 试 验 。从对 比 结果 可 以看 出 ，啮合 区域 变 得均 匀
为 。当一对 轮 齿啮 合后 进 入双 齿 啮合 状态 时 ，由 于 且 平衡 ．主 动 齿 与从 动齿 齿根 所 受最 大应 力 分别约
从动 齿轮 啮 合 （见 圈 １）； 又 考虑 到锥 齿轮 的 重合 位移 ，只 保留 沿轴 向的转动 自 由度 。由于本次 分析并
度小 于２，即只 有２个齿 同时 参与 啮合 ，这 里每 个齿 不 考虑齿 轮的冲 击 问题 ，因此在主 动齿 轮上施 加轴 向
齿轮箱主轴的静强度有限元分析
齿轮箱主轴的静强度有限元分析摘要：本文研究的对象是工程机械领域广泛应用的挖掘机用行走齿轮箱，行走齿轮箱的最大承载力集中在主轴上，将挖掘机的吨位参数转化为齿轮箱主轴受力约束条件，然后进行静强度有限元计算可以更准确的控制齿轮箱主轴的尺寸，在保证可靠性的同时让整个齿轮箱重量更轻。
关键词：齿轮箱主轴静强度计算有限元分析0引言随着工程机械领域挖掘机市场竞争的日益激烈，挖掘机的机型升级换代明显加快，近年来，大吨位挖掘机的主要零部件如行走齿轮箱等开始逐步国产化，以前基本全部依靠进口，出于成本的压力开始采用国产齿轮箱作为替代产品，主机厂希望通过保质降本目的，打造出“网红”机型增加市场占有率。
作为挖掘机重要的组成部分——行走齿轮箱在其中起着重要的关键作用，行走齿轮箱是挖掘机行走和提供径向支撑力的主要部件，而在齿轮箱中主轴是承载径向力及轴向力的主要零件，也是整个齿轮箱中成本较高的零件之一，为了提高机械性能，材料一般以锻造工艺为主。
国内目前在大吨位齿轮箱国产化方面自主设计的经验相对较少，更多的经验是在小型挖掘机上，以往的设计理念是由于对成本的控制没有过于严苛的要求，并且挖掘机工况相对比较复杂，行业内一般没有载荷谱，因此主机客户无法给出准确承载数据，为了保证承载能力满足使用要求，通常会粗略的计算并给予很高的安全系数，保证产品不会过载和失效。
然而随着对齿轮箱成本控制的提高和对承载力的更高要求，粗略计算显然已经无法满足使用需求，本文意在通过对挖掘机承载能力的分析给出齿轮箱受力边界条件并进行有限元分析，为了保证有限元计算的准确性，分析时加入了与主轴相关连零件，如齿圈、轴承座、轴承等。
1.几何模型建立1.1有限元分析中使用的坐标系本文中使用的坐标系如图1-1所示：图1-齿轮箱坐标系 齿轮箱坐标系的原点位于法兰连接面的圆心。
X 轴—沿着输入轴的方向指向齿圈；Y 轴—根据右手定则确定；Z 轴—竖直向上。
1.2有限元分析时使用的单位表1 有限元分析中使用的单位1.3材料参数表2 材料参数1.4几何模型行走齿轮箱中的主轴是承载挖掘机径向支撑力的主要部件，并且是输入、输出扭矩的关键部件，还需要承受从轴承座传递来的驱动链轮作用力，受力情况较复杂，无法通过工程算法进行强度校核，一般采用有限元法进行强度校核。
齿轮轴的静力学有限元分析
课程论文封面课程名称：结构分析的计算机方法论文题目：齿轮轴3的静力学有限元分析学生学号：学生姓名：任课教师：学位类别：学硕目录1. HyperMesh软件介绍..................... 错误!未定义书签。
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HyperMesh的优势...................... 错误!未定义书签。
2. 齿轮轴3的理论分析.................... 错误!未定义书签。
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3. 齿轮轴3的三维建模.................... 错误!未定义书签。
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4.齿轮轴3的有限元分析................... 错误!未定义书签。
几何模型的编辑....................... 错误!未定义书签。
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施加约束和载荷....................... 错误!未定义书签。
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1. HyperMesh软件介绍HyperMesh简介HyperMesh 是一个高质量高效率的有限元前处理器，它提供了高度交互的可视化环境帮助用户建立产品的有限元模型。
其开放的架构提供了最广泛的CAD 、CAE 和CFD 软件接口，并且支持用户自定义，从而可以与任何仿真环境无缝集成。
球磨机小齿轮轴的有限元分析
球 磨 机 小 齿 轮 轴 的有 限元 分 析
于冠英 ， 李承山
［ 中国有色 （ 阳） 沈 冶金机 械有限公 司 ， 辽宁 沈 阳 １０４ ］ １ １１
摘
要 ： 过 Ｓｌ Ｗｏｋ 通 ｏ ｄ ｒｓ软件对 Ｍ Ｇ ４ ８球磨饥 的小 轮轴进 行三维建模 ， 用有限元软 件 Ａ — ｉ Ｑ ２４ 利 Ｎ Ｓ Ｓ对磨机 小齿 轮轴在正常运行 和急停 的工况 下的应 力和变形 分布 状态 进行 了计算 ， Ｙ 与
算 得 抗弯许 用 强度 ［『 得 ２ ０ ８ ａ 【 ］ ０ ．８ＭＰ 。 ２ ２ 小齿 轮轴 的工 况 ．
球磨 机有 启动 、 常运转 、 停 、 修等 工况 ， 正 急 检 因 此 ， 为 驱动 的小 齿 轮轴 在 这 些 工 况 下 均 承受 不 同 作
载荷 ， 中最 危 险 工 况 为 正 常 ： 况 和 急停 的 工 况 。 其 ［
传统计算方法进行对 比， 证 ｒ有限元模型和计算 的＿确性 。同时 ， 验 卜 根据计算结 果提出 ｒ
小齿轮轴改进 的建议 。 关键词 ： 强度分析 ； 限元 ； 有 传统计算方法 ； Ｎ Ｙ ＡＳＳ
中 图分 类 号 ：Ｄ ５ Ｔ ４３ 文献标识码 ： Ａ
１ 引 言
小齿轮装置是 球磨 机传动 系统 的重 要组成部 分， 小齿轮轴又是小齿轮装置的主要部件 ， 以其强 所 度 和 刚度直 接影 响到 球磨 机传 动装 置齿 轮装 置 的平
元 法 对小 齿轮 轴进 行 刚度 和强度 分析 。模 拟结 构在 危险 工况 下 的应力 分布 情 况 ， 以及 应 力集 中点 ， 为设 计提 供依 据 ， 避免 薄弱 环节 的忽 略 ， 以及 避免 非薄 弱 环节 的 过于安 全 而增加 成 本 。提供 了给 定设 计方 案
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课程论文封面课程名称：结构分析的计算机方法论文题目：齿轮轴3的静力学有限元分析学生学号：学生姓名：任课教师：学位类别：学硕目录1. HyperMesh软件介绍 (1)1.1 HyperMesh简介 (1)1.2 HyperMesh的优势 (1)2. 齿轮轴3的理论分析 (2)2.1 齿轮轴3的平面简图 (2)2.2 齿轮轴3的受力分析 (2)3. 齿轮轴3的三维建模 (4)3.1 插入斜齿轮 (4)3.2 绘制轴的三维模型 (5)4.齿轮轴3的有限元分析 (7)4.1 几何模型的编辑 (7)4.2 网格划分 (12)4.3 材料属性和单元属性的创建 (19)4.4 施加约束和载荷 (21)4.5 求解计算和结果分析 (25)1. HyperMesh软件介绍1.1 HyperMesh简介HyperMesh 是一个高质量高效率的有限元前处理器，它提供了高度交互的可视化环境帮助用户建立产品的有限元模型。
其开放的架构提供了最广泛的CAD 、CAE 和CFD 软件接口，并且支持用户自定义，从而可以与任何仿真环境无缝集成。
HyperMesh 强大的几何清理功能可以用于修正几何模型中的错误，修改几何模型，从而提升建模效率;高质量高效率的网格划分技术可以完成全面的杆梁、板壳、四面体和六面体网格的自动和半自动划分，大大简化了对复杂儿何进行仿真建模的过程:先进的网格变形技术允许用户直接更改现有网格，实现新的设计，无需重构几何模型，提高设计开发效率:功能强大的模型树视图能轻松应对各种大模型的要素显示和分级管理需要，特别适合复杂机械装备的整体精细化建模。
HyperMesh 的这些特点，大大提高了CAE 建模的效率和质量，允许工程师把主要精力放在后续的对产品本身性能的研究和改进上，从而大大缩短整个设计周期。
HyperMesh 直接支持目前全球通用的各类主流的三维CAD 平台，用户可以直接读取CAD 模型文件而不需要任何其他数据转换，从而尽可能避免数据丢失或者几何缺陷。
HyperMesh 与主流的有限元计算软件都有接口，如Nastran 、Fluent 、ANSYS 和ABAQUS 等，可以在高质量的网格模型基础上为各种有限元求解器生成输入文件，或者读取不同求解器的结果文件。
1.2 HyperMesh的优势1 .强大的有限元分析建模企业级解决方案●通过其广泛的CAD!CAE 接U 能力以及可编程、开放式构架的用户定制接口能力，HyperMesh 可以在任意工作领域与其他工程程软件进行无缝连接工作。
●HyperMesh 为用户提供了一个强大的、通用的企业级有限元分析建模平台，帮助用户降低在建模工具上的投资及培训费用。
2. 无与伦比的网格划分技术一一质量与效率导向●依靠全面的梁杆、板壳单元、四面体或六面体单元的自动网格划分或半自动网格划分能力，HyperMesh 大大降低了复杂有限元模型前处理的工作量。
3. 通过批量处理网恪划分( Batch Mesher ) 及自动化组装功能提高用户效率●批处理网格生成技术无需用户进行常规的手工几何清理及网格划分工作，从而加速了模型的处理工作。
●高度自动化的模型管理能力，包括模型快速组装以及针对螺栓、定位焊、粘接和缝焊的连接管理。
4. 交互式的网格变形、自定义设计变量定义功能●HyperMesh 提供的网格变形工具可以帮助用户重新修改原有网格即可自动生成新的有限元模型。
5. 提供了由CAE 向CAD 的逆向接口●HyperMesh 为用户提供了由有限元模型生成几何模型的功能。
2. 齿轮轴3的理论分析2.1 齿轮轴3的平面简图对齿轮轴模型进行适当简化，忽略圆角、倒角和键槽，齿轮轴3的平面简图如图1所示：图1 齿轮轴3平面简图2.2 齿轮轴3的受力分析根据要求，将扭矩分解成为延齿轮分度圆法向、切向及轴向的力，然后施加到模型中齿轮轴3的受力分析图如图2所示。
2图2 齿轮轴3的受力分析图（1）计算齿轮受力 分度圆直径：mm zm n 76810cos 2827cos d =⨯==β 圆周力：N d T F 455917681750020002000t =⨯== 径向力：N F F n t r 1685010cos 20tan 45591cos tan =⨯==βα 轴向力：N F F t a 803910tan 16850tan =⨯== β（2）计算轴的支反力 水平支反力：N L L F t NH 16139594108459445591L F 2121=+⨯=+=， N L L F t NH 294525941084108445591L F 2112=+⨯=+= 垂直支反力：N L d F L F a r N 780459410842/768803959416850L 2/F 2121V =+⨯+⨯=++= N L d F L F a r N 904659410842/7688039108416850L 2/F 2112V =+⨯-⨯=+-=（3）计算轴的弯矩齿轮中间截面处的水平弯矩：mm N L F NH H ⋅=⨯==17494676108416139M 11 齿轮中间截面处的垂直弯矩：mm N L F NV V ⋅=⨯==845953610847804M 111 mm N L F NV V ⋅=⨯==53733245949046M 222 齿轮中间截面处的合成弯矩：mm N M M V H ⋅=+=19432638M 2121mm N M M V H ⋅=+=18301265M 2222（4）按弯扭组合强度条件校核轴的强度][pa 1.34001.0194326383max max σσ<=⨯==M W M ，满足强度要求。
本分析忽略因阶梯轴界面尺寸突变引起的应力集中，所以有限元分析中齿轮边缘处的应力可能大于中间截面的应力。
3. 齿轮轴3的三维建模3.1 插入斜齿轮（1）新建一个gb_part文件，如图3所示。
图3 新建gb_part文件（2）点击右侧【任务窗格】中的【设计库】，加载【Toolbox】插件，依次点击【Gb—动力传动—齿轮】，右键点击【螺旋齿轮】，选择【生成零件】，如图4所示。
图4 插入斜齿轮模型（3）在左侧【配置零部件】的【属性】中填入斜齿轮参数，模块：28，齿数：27，螺旋方向：左手，螺旋角度：10，压力角：20，面宽：650，然后点击确定，生成零件，如图5所示。
图5 斜齿轮参数3.2 绘制轴的三维模型（1）选择Plane1作为草绘平面绘制草图，如图6所示。
（2）绘制草图并标注尺寸，如图7所示。
图7 草图及尺寸（3）点击【特征】中的【旋转凸台/基体】，旋转轴选择中心直线2，旋转角度为360度，如图8所示。
图8 旋转草图（4）旋转操作后，齿轮轴3的三维模型建立完毕，其中倒角圆角键槽等简化忽略，如图9所示，并保存为chilunzhou3.igs文件。
图9 齿轮轴3的三维模型4.齿轮轴3的有限元分析4.1 几何模型的编辑先将齿轮部分与轴分开，然后再对阶梯轴的各段进行切割，最后最齿轮端面进行划分，以利于划分较规则的网格。
（1）导入几何模型。
启动Hypermesh，选择OptiStruct模板，进入HyperMesh程序窗口。
程序运行后，在下拉菜单File中选择import，再选择Geometry，同时在标签区点击Select files，从弹出的文件选择对话框中，找到并打开chilunzhou3.igs文件，点击import按钮，将模型导入hypermesh中，如图10所示。
图10 导入的几何模型（2）曲面形体实体化。
进入Geom>solids面板，在bounding surfs子面板中激活surfs选择器，然后选择图形的任意表面，则所有的表面被选中，单击creat按钮，然后单击return按钮，如图11所示。
图11 实体化操作界面（3）几何模型切割。
进入Geom>solid edit面板，选择trim with lines子面板，然后选择with sweep lines方式。
在sweep to中依次选择by a vector、x-axis、sweep all。
激活solids选择器，选择整个几何模型。
激活lines选择器，选择如图12所示的曲线。
单击trim按钮，完成第一次切割，将齿轮部分与轴部分切开。
图12 实体第一次切割操作界面继续在上述界面中选择with bounding lines方式。
激活solids选择器，选择整个轴部分。
激活lines选择器，选择如图13所示曲线。
单击trim按钮，完成第二次切割。
图13 实体第二次切割操作界面类似上述操作，激活solids选择器后选择剩余实体，激活lines选择器后选择相邻阶梯轴的边界曲线，继续单击trim进行切割，将各个各段轴分离。
总共完成七次切割。
如图14所示。
图14 完成七次切割后的实体（4）多余实体隐藏。
进入Tool>mask面板，选择mask选项，单击下三角符号，选择solids，在图形区选择轴部分，单击mask按钮，只留下齿轮部分和齿轮中间轴部分，单击return按钮，如图15所示。
图15 实体隐藏操作界面（5）创建临时节点和线。
进入Geom>nodes面板，选择Arc Center选项，点击下三角符号，激活lines选择器，选择齿轮侧面的一条曲线，单击creat按钮，创建了一个圆心，单击return按钮，如图16所示。
图16 临时节点操作界面进入Geom>lines面板，选择Linear Nodes，激活node list选择器，选择两个节点，单击creat按钮，创建一条直线，按照上述操作，创建如17图所示直线。
图17 创建直线操作界面继续在lines面板中选择Circle Center and Radius，激活node list选择器，选择圆心节点，单击下三角符号选择x-axis，Radius为275，单击creat按钮，创建一个圆，按照上述操作创建半径为220,200的圆，最后单击return按钮，如图18所示。
图18 创建圆操作界面（6）齿轮端面切割。
进入geom>surface edit面板，选择trim with lines子面板，然后选择with lines方式，激活surfs选择器，选中齿轮整个端面，激活lines选择器，选中之前创建的直线和圆，再依次选择along a vector、entire surface、x-axis，单击trim按钮，单击return按钮，完成对齿轮端面的分割，如图19所示。
图19 齿轮端面的切割操作界面4.2 网格划分为了得到质量较好的有限元分析模型，对几何模型进行分段划分，并且保证各段网格连续，先划分齿轮网格，再划分齿轮中间轴的网格，再根据中间轴的网格向两侧各段轴拉伸。