基于ANSYS的齿轮应力有限元分析
基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告
基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对齿轮的疲劳进行分析,计算出齿轮的最大寿命。
然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为齿轮的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。
二、问题分析如下图所示为某齿轮三维模型，参考图示形状，自定义尺寸，并建立一对啮合齿，施加50N*M扭矩进行齿轮接触分析，随后进行疲劳分析，分析齿轮寿命，材料为40Cr。
图1 齿轮三、有限元建模寿命分析之前需要进行强度分析，在Windows“开始”菜单中执行ANSYS—Workbench 命令。
创建项目A，进行静力学分析，双击左侧的static structure即可图 2 强度分析项目如图 3所示，40Cr材料的杨氏模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3，密度7800kg/m3，两对齿轮的材料一致。
图 3 材料定义双击Geometry进入几何模型建立模块，进行几何建模。
只需要建立齿轮的端面然后拉伸即可，另一对齿轮采用该齿轮进行对称偏移获取，首先建立齿轮端面草绘，为保证结构对称，只建立一半截面，如下图所示：拉伸截面，并对称建立整个单齿，如下所示：同理建立另一齿轮，最终模型如下所示进入Workbench进行材料设置，其中齿轮分别设置材料为结构钢。
进行网格划分，设置网格尺寸为2mm，最终有限元网格模型如下图所示：图7 网格设置图8 网格模型模拟实际情况，从动齿内圈固定，主动齿施加扭矩，如下图所示图9 载荷约束四、有限元计算结果（1）位移变化，如图12所示，结果最大变形为0.2mm，图12 位移云图（2）等效应力计算结果，如图3所示，最大等效应力为467.4MPa图13 等效应力云图添加Fatigue tool进行疲劳分析，Fatigue设置如下寿命云图如下所示，应力最大区域，寿命最小，该齿轮最多可以使用14794次，此后便会发生裂纹破坏。
ANSYS齿轮接触应力分析案例
ANSYS齿轮接触应力分析案例齿轮是机械传动系统中常用的零部件，用于传递动力和转速。
在齿轮的工作过程中，由于受力情况复杂，容易发生接触应力过大导致齿轮损坏的情况。
为了确保齿轮的工作性能和寿命，需要进行接触应力的分析和优化设计。
ANSYS作为常用的有限元分析软件，可以用于进行齿轮接触应力的模拟和分析。
本文将以一个齿轮接触应力分析案例为例，介绍如何使用ANSYS软件进行接触应力的分析。
本案例以一对齿轮为例，通过对齿轮的建模、加载和分析过程，展示如何通过ANSYS软件进行齿轮接触应力的分析。
1.齿轮建模首先，在ANSYS软件中建立齿轮的几何模型。
可以通过CAD软件绘制齿轮的几何形状，然后导入到ANSYS中进行网格划分。
在建模过程中，需要考虑齿轮的齿形、齿数、模数等参数，并根据实际情况设置合适的几何形状。
2.设置加载在建模完成后，需要设置加载条件。
在本案例中，以齿轮传递动力时的载荷为例，可以通过施加力或扭矩来模拟齿轮的工作情况。
根据实际情况设置载荷大小和方向，以便进行接触应力的仿真分析。
3.网格划分接着对齿轮的几何模型进行网格划分，生成有限元网格。
在ANSYS中，可以通过自动网格划分功能或手动划分网格，确保模型的几何形状与加载条件得到合理的分析精度。
4.设置材料属性在进行齿轮接触应力分析前，需要设置材料的力学性质。
根据齿轮的实际材料属性，设置材料的弹性模量、泊松比等参数，以便进行接触应力的仿真分析。
5.运行分析设置完加载和材料属性后，可以进行齿轮接触应力的仿真分析。
在ANSYS中选择适当的分析模型和求解器，进行接触应力的计算和分布分析。
通过分析结果可以得到齿轮接触区域的应力分布情况，确定是否存在应力集中的问题。
6.结果分析最后，分析计算结果并进行结果的分析和优化。
根据接触应力的分布情况，确定齿轮的工作性能是否满足要求，是否存在应力过大导致损坏的风险。
如果需要，可以对齿轮的设计参数进行调整和优化，以提高齿轮的工作性能和寿命。
基于ANSYS的齿轮静强度有限元分析
基于ANSYS的齿轮静强度有限元分析0 引言作为工业领域中不可或缺的配件,齿轮在汽车、航空、冶金、矿山等行业的应用越来越广泛。
齿轮在工作过程中，主要起到啮合传递作用，同时齿轮也承受各种载荷，齿轮的强度对整个传动系统有着至关重要的影响，如果齿轮强度设计不当，在工作过程中齿轮失效会导致整个传动系统无法正常工作，甚至会引起其他部件的连锁失效，同时由于齿轮长时间处于交变荷载或冲击荷载的作用,因而对于其变形和强度的分析显得尤为重要。
有限单元法是利用电子计算机进行数值模拟分析的方法,ANSYS 软件作为一个功能强大、应用广泛的有限元分析软件,不仅有几何建模的模块,而且也支持其他主流三维建模软件,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。
在数学中，有限元法（FEM，Finite Element Method）是一种为求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术。
求解时对整个问题区域进行分解，每个子区域都成为简单的，这种简单部分就称作有限元。
它通过变分方法，使得误差函数达到最小值并产生稳定解。
类比于连接多段微小直线逼近圆的思想，有限元法包含了一切可能的方法，这些方法将许多被称为有限元的小区域上的简单方程联系起来，并用其去估计更大区域上的复杂方程。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。
它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
基于ANSYS的齿轮应力有限元分析
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
Henan institute of science and technoligy
欢迎各位老师指导改正！ 谢谢大家！
Henan institute of science and technoligy
Henan institute of science and technoligy
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！
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
Henan institute of science and technoligy
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 。
基于ANSYS的直齿圆柱齿轮的有限元分析
Ｔｈ ｅ Ｆｉ ｎｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎｔ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｂｅ ｎｄｉ ｎｇ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｉ ｎ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｅ
Ｃｙ ｌ ｉ ｎｄ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｐｕ ｒ Ｇｅ ａ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＮＳ ＹＳ
ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｗａ ｙ ｏ ｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｘ ｉ ｍａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｏ ｔ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｍｏ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｎ ｌ ｅ ａ ｄ ｔ ｏ ｍｏ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ． ｃ ｏ ｍｐ ｒｅ ａ ｄ ｗｉ ｍ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｐ ｕ ｒ Ｇｅ ａ ｒ ； ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ； ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ； ｌ ｏ ｓ ｅ ｅ ｉｃ ｆ ａ ｃ ｙ ； ＡＮＳ ＭＯ ＢＩ Ｌ Ｅ Ａ ＰＰ Ｉ Ｉ Ｅ Ｄ Ｔ Ｅ ＣＨ Ｎ Ｏ１ ０Ｇ Ｙ
２ ０ １ ４ 年 第１ ０ 期
２ ０ｌ ４ Ｎ０．１ Ｏ
基 于 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ的直齿 圆柱 齿轮 的有 限元分析
刘 志 杰
（ 陕西欧舒特汽 车股 份有 限公司，陕西 西安 ７ １ ０ １ １ ９ ） 摘 要 ：利用 Ｐ Ｒ Ｏ ／ Ｅ强大的三维实体设计功能，精确 地实现了直齿圆柱齿轮 的三维建模。通过 Ｐ ＲＯ ／ Ｅ与 Ａ ＮＳ ＹＳ的
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。
基于ANSYS的齿轮弯曲应力、接触应力以及模态分析
基于ANSYS的齿轮弯曲应力、接触应力以及模态分析随着汽车性能和速度的提高，对变速箱齿轮也提出了更高的要求。
为较好地改善齿轮传动性能，有必要对齿轮进行静力学以及动力学分析。
对于齿轮的静力学分析，本文利用ANSYS对齿轮进行了齿根弯曲应力分析以及齿轮接触应力分析。
对于齿轮的动力学分析，本文利用ANSYS对其进行了模态分析，提取了齿轮的前十阶固有频率和固有振型。
最后实验表明，基于ANSYS的齿轮弯曲应力和接触应力相比较传统方法具有一定的裕度，而模态分析能较形象地展现其振型。
标签：齿轮；弯曲应力；接触应力；模态分析引言随着汽车性能和速度的提高，对变速箱齿轮也提出了更高的要求。
改善齿轮传动性能成为齿轮设计中的重要内容。
为了避免由于齿轮接触疲劳而引发的行驶事故，有必要对齿轮的齿根弯曲应力和齿面接触应力进行分析和评估。
同理，为避免由于齿轮共振引起的轮体破坏，有必要对齿轮进行固有特性分析，通过调整齿轮的固有振动频率使其共振转速离开工作转速。
齿轮的工作寿命与最大弯曲应力值的六次方成反比，因此最大弯曲应力略微减小，齿轮工作寿命即会大大提高[1]。
齿轮的最大弯曲应力往往出现在齿轮的齿根过渡曲线处，因此精确计算渐开线齿轮齿根过渡曲线处的应力，进而合理设计过渡曲线，对延长齿轮工作寿命、提高齿轮承载能力至关重要。
为了进行齿面接触强度计算，分析齿面失效和润滑状态，必须分析齿面的接触应力。
经典的齿面接触应力计算公式是建立在弹性力学基础上，而对于齿轮的接触强度计算均以两平行圆柱体对压的赫兹公式为基础。
但由于齿轮副啮合齿面的几何形状十分复杂，采用上面的方法准确计算轮齿应力和载荷分配等问题非常困难甚至无法实现。
随着计算机的普及，齿轮接触问题的数值解法获得了越来越广泛的应用。
齿轮副在工作时，在内部和外部激励下将发生机械振动。
振动系统的固有特性，一般包括固有频率和主振型，它是系统的动态特性之一，同时也可以作为其它动力学分析的起点，对系统的动态响应、动载荷的产生与传递以及系统振动的形式等都具有重要的影响。
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。
基于ANSYS的齿轮强度有限元分析
基于ANSYS的齿轮强度有限元分析引言：齿轮是一种常见的传动装置，广泛应用于机械工程领域。
为了确保齿轮的可靠性和安全性，需要对其进行强度分析。
有限元方法是一种广泛使用的工程分析方法，可以对齿轮的强度进行准确的分析和预测。
本文将介绍基于ANSYS软件的齿轮强度有限元分析。
1.有限元建模：首先，需要进行齿轮的有限元建模。
在ANSYS软件中，可以通过创建几何体来构建齿轮模型。
可以根据实际情况选择建模方法，例如使用曲线来描述齿廓，并通过拉伸、旋转等操作来构建齿轮体。
在建模过程中应注意准确描述齿轮的尺寸、齿廓等关键参数。
2.材料属性定义：在有限元分析中，需要为齿轮定义材料属性。
根据齿轮的材料特性，可以选择合适的材料模型。
对于金属齿轮，通常可以采用线弹性或塑性模型。
在ANSYS软件中，可以通过选择材料属性来定义齿轮的材料模型，并设置相应的材料参数。
3.载荷和边界条件：在齿轮强度分析中，需要为齿轮定义载荷和边界条件。
载荷是齿轮承受的外部力和力矩，可以通过模拟实际工作情况来确定。
边界条件是指限定齿轮模型的边界约束条件，可以固定齿轮的一些部分或进行其他约束设置。
4.网格划分：有限元分析中的网格划分对结果的准确性和计算效率有重要影响。
在齿轮分析中，需要对齿轮模型进行网格划分，将其划分为一系列小单元。
在ANSYS软件中，可以选择不同的网格划分方法和参数，以获得合适的网格质量。
5.材料应力分析：在齿轮分析中，需要分析齿轮的应力分布情况。
通过有限元分析可以得到齿轮在不同位置的应力值，并可以通过结果云图等方式来可视化应力分布。
对于齿轮强度分析来说，重点要分析齿轮齿面、根底、齿轮轴等处的应力情况，以判断其是否满足设计要求。
6.应力分析结果评估：在有限元分析过程中，需要对分析结果进行评估。
可以将得到的应力结果与材料的强度数据进行比较，判断齿轮是否满足强度要求。
如果应力超过了材料极限，说明齿轮存在强度问题，需要进行结构优化和改进。
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 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ANSYS的钻机转盘圆锥齿轮齿根应力有限元分析
（ ）通 过参 考 《 １ 机械设 计传 动 手册 》 《 轮 ¨及 齿
２ ０７ ３ ． ２ｌ ２ ４５ ８ ２ ５ ３ ・６ ４
转 盘是 钻机 最 重要 的设 备 之 一 ， 对 石 油 钻 井 针 工艺 的发展 ， 深 井 、 平 井 和 定 向 井 对 转 盘 性 能 超 水
中创 建精确 模 型 ， 了便 于 在 有 限元 分 析 中划 分 网 为 格 ， 当忽 略 掉 那 些 在 三 维 实 体 中 不 重 要 的小 线 ， 应
ｒ ＝Ｄ１ ／ ６２
ｔ ｅ ａ：ｔ ６ ｈ ｔ ０
通信作者简介 ： 张
力 （９ ６ ） 女 ， １６ 一 ， 甘肃兰州人 ， 高级工程师 ， 研
究方 向： 冶机械开发。 矿
ｘ＝ｒ ｃｓ ｔｅ ｏ（ｈ ｍ）＋ｒ ｉ（ｈｔ１｝ｔｅ ｐ／ ８ ｝ｓ ｔｅ ｎ ａ ｈｔ ａ ｉ１０
（ ）创建 渐 开 线镜 像 特 征 ， 用 扫 描 混合 工 具 ５ 利
创 建第 一个 轮齿 。
图 ３ 有 限元 模 型
（ ）复 制和 阵列 轮 齿 ， 终 使 用 旋 转 特征 命 令 ６ 最 创 建齿 轮实体 。 如 图 ２所 示 ， 锥 齿轮 的三 维几 何 模 型及 主要 为
尺寸 。
３ 加载求解分析
齿 轮 最 大 工 作 扭 矩 ３ ７ ０ Ｎ ・Ｉ， 高 转 速 ０ Ｔ最 Ｉ ３ ０ｒｍｉ， 数 比 ３ ９ ， ０ ｎ 齿 ／ ． ３ 材料 ：０ ｒ ｉＭ ２ Ｇ Ｎ２ 渗 碳 淬火 钢 ， Ｃ＝ ８～ ３ 制造 精度 ： ＨＲ ５ ６ ， ８一Ｄ 。 Ｃ
２１ ０ １年 ６月 ３ ０日收到 ， ２ ７月 ６日修 改 第一作者简介 ： 许建军 ， ， 男 硕士 。ＥｍａｌＸ ｊ ｎｕ０ ７ ＠１ ３ ｃｒ。 － ｉ： ｕｉ ｉｎ ０ ９ ６ ．ｏ ａ ｎ
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的直齿轮应力有限元分析
可 建立财 务会计档案统 计台帐 ，如财 务会计档案查阅登记簿 、文书档 案 汇总登记簿 、财务会 计档案数量统 计台帐 、财务会计档案移交清册 等 ；要将 基建会 计档案分开编号存放 ，并将各项基建合同 、协议等资 料作 为原始凭证 ，一同归档 。 总之 ，高校的财务会计档案是利用各种财务基础数据资料分析高
（ 稿 日期 ：２ １ － ３ １ ） 收 ０２ ０－ ５
（ ２ 页 ）５ ℃ 、压 力 为８ ａ ，注入 水 和地 层 水 的混 合比 例从 接 ３ ５ ＭＰ Ｔ＂
垢量在减少 。此实验结果 与预测结果相符 。
４ 结 论
２ 、３７ ：、６ 、 ： ： ：、５ ８ ５ ： ８２ ４ 变化 时 ，对注入 水与地层 水的硫酸 钙 、硫酸 钡和硫酸锶的结垢趋势进行预测 。结垢预测进行主要硫酸盐结垢趋 势 的预测。预测结果见表２ 。 通过对 表２ 的结果分析 可知 ，注入 水与地层水混 合后硫酸钙和 硫 酸锶结垢 的饱和指数值Ｓ＜ ，处于溶解状态 ，没有结垢趋 势 ， 会出 ＩＯ 不 现沉淀 。注入水与地层 水混合 后硫酸 钡 ，ｓ＞ ，硫酸 钡就处 于过饱 和 Ｉ０ 状态 ，而且相 同温度下随着注入水在混合水 中比例 的升 高 ，硫酸钡结 垢趋势越强 。相同比例下 ，随着温度的升高 ，硫酸钡结垢趋势降低。 （ ） 入水 与地 层 水混合 硫酸 钡静 态结 垢实 验 。在 实验温 度 ３ 注 ５ ℃，压 力为８ ａ 件下 ，选择 不同比例 的注入水 与地层水混 合 ， ５ ＭＰ 条 观察硫酸钡结垢量 的变化 。
档案 管理 的效率 。 （ ） ５ 要建立财 务会计档案统 计台帐 。在财 务会计档案和 管理 中
校经济发展 ，充分发挥财务会计档案的潜在作用 ，方便利用 ，更好地 为财务工作服务 ，发现财务运行 中的特点 、存在的不足 ，研究预防对 策 ，为领导决策服 务 ，为学院服 务。
基于齿轮加工原理的精确建模及ANSYS有限元分析
。 ０
在操 作过 程当中，需注意 ：在创建机构之前 必须在
零件设 计模式 Ｆ完成所有构件 （ 零件 ）模 型的建 ，即
在 Ｐ Ｒ 模块下建立好刀具和齿坯 的参数化模型 ，并在 Ａ Ｔ
装配模块 下根据齿 轮的加工方 式将齿坯和 刀具 按一定的
功 能精确构建 出了齿轮模 型，然后利用 ＰｏＥ与Ａ Ｓ Ｓ ｒ ／ Ｎ Ｙ 的接 口，把所 建立 的三维 实体 模 型导 入 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ ，对 齿
轮在一定载荷条件下的应力分布状态进行了实例分析和
研究 。
１ 基于滚齿加工的齿轮模型构建 ．
（ ）齿轮的建模 步骤 １ 本文 主要是运用 Ｐｏ Ｅ的机 ｒ／
４２０ ） 戴 １０ ８
进
工作过程当中，发现其从动轮的齿根处发生断裂。其主 要参数为 ｍ＝ｌ ，ｚ ８ ＝ ０ｒ ，ａ＝ ０，精度 ０ ＝７ ，６ ２０ ｍ ａ ２。 为 ６级，输入 功率 Ｐ＝９ｋ ０ Ｗ，输入转速 为 ／＝４０ ７ ９ ，
ｒｍｎ ／ ｉ，材料为 ４ 钢 ， 向连续运转 ，负载较平稳 。 ５ 单 考虑到该齿轮采用的是滚一磨 工艺加工 的 ，而滚齿
对于齿廓 的磨削 ，可根据 留磨量将刀具 的某部分轮廓线 往外偏移 ， 形成新的刀具后再在原齿 廓上用 同样方 法虚 拟仿真 ，即可得 到能保证 一定精 度 的齿 廓 ，通 过阵列 ， 就可得到精确的齿轮实体模 型。图 １ 为刀具的零 件模 型
蛰
构运动仿真 功能 来 建模 的。这种 方法 无 需推 导 曲线方
图 ５ 有 限元网格模 型图
（）施加约束和载荷 ３
① 施加约束 本文对该 齿轮进行静 力分析 ，在此模
基于ANSYS的直齿圆柱齿轮精确建模与应力
０ 引 言 随 着 大 型 煤 矿 机 械 设 备 向 高 速 、大 功 率 方 向 发 展 ，
对 齿 轮 的 承 载 能 力 提 出 了 越 来 越 高 的 要 求 ，其 中 ，齿 面 接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度成为评价其承载能 力的两个重 要 指 标。 为 此，本 文 借 助 ＡＮＳＹＳ 软 件 提 供的 ＡＰＤＬ 语言建立了直齿 圆 柱 齿 轮 的 精 确 模 型，开 展了齿面接触应力和 齿 根 弯 曲 应 力 分 析，为 该 类 齿 轮 的参数选择和强度校核奠定了有益的基础。 １ 直 齿 圆 柱 齿 轮 的 精 确 建 模 １．１ 直 齿 圆 柱 齿 轮 的 渐 开 线 齿 廓 方 程
第 ６ 期 （总 第 １７５ 期 ） ２０１２ 年 １２ 月
机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
文 章 编 号 ：１６７２－６４１３（２０１２）０６－００７１－０３
Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．
基于 ＡＮＳＹＳ的直齿圆柱齿轮精确建模与应力分析
张 占 东１， 姚 伟 德２
由 于 渐 开 线 方 程 （１）和 过 渡 曲 线 方 程 （３）均 在 直 角 坐标系中建立，故 可 直 接 在 ＡＮＳＹＳ 中 将 工 作 坐 标 系 选择为直角坐标系。结合连接关系式（４），应用 ＡＰＤＬ 语言根据精 度 要 求 由 方 程 计 算 得 到 适 当 数 量 的 关 键 点，再利用 Ｂ－Ｓｐｌｉｎｅｓ 功 能 即 可 生 成 相 应 的 齿 廓 曲 线。为了能在计算精 度 与 计 算 成 本 间 取 得 平 衡，可 在 实体建模时对应力变化较为剧烈或研究人员较为感兴 趣的区域进行分割，以 便 在 网 格 划 分 过 程 中 对 这 部 分 区域适当加密。鉴于这部分内容已有较多文献进行了 阐述，这里不再重 复。 本 文 得 到 的 全 齿 啮 合 网 格 划 分 模 型 和 单 齿 啮 合 网 格 划 分 模 型 分 别 见 图 ４ 和 图 ５。
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梁竞夫;张浩【摘要】通过实例阐述了如何运用UG软件对一对相互啮合的齿轮进行建模,并利用Ansys Workbench对模型进行有限元划分,结合实际使用状况,对齿轮加载约束和载荷,对该对齿轮的齿面接触应力进行有限元分析.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】3页(P27-29)【关键词】齿轮;Ansys Workbench;UG;建模;接触应力;有限元分析【作者】梁竞夫;张浩【作者单位】太原重工齿轮传动分公司,山西太原030024;太原重工股份有限公司,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TG457.25齿轮传动是机械传动中应用最广泛的传动方式之一，它具有传动平稳，传动比精确，工作可靠，效率高，寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大等优点。
在齿轮设计过程中，要满足齿轮的使用寿命，就必须对齿轮进行强度分析计算，除了运用常规的力学分析进行计算以外，还可以使用CAE软件对齿轮进行有限元分析，以往的有限元分析大都采用Ansys软件。
Workbench是ANSYS公司提出的协同仿真环境，它不仅集成了Ansys软件的所有功能，而且为用户提供了更加便利直观的人机交互界面，更加灵活互动的参数化关系，所以利用Workbench对齿轮进行有限元分析将更加简单便捷，同时结果也更加可靠直观。
打开Ansys Workbench，双击Static Structural（ANSYS），建立静态结构化模型树（如图1）。
双击Engineering Data，修改材料属性，齿轮1材料为20CrNi2Mo，密度为7 870 kg/m3，弹性模量为2.1E+11 Pa，泊松比为0.275；齿轮2材料为40CrNiMo，密度为7 870 kg/m3，弹性模量为2.09E+11 Pa，泊松比为0.295（如图2）。
修改完后点击Return toProject，回到静态结构化模型树。
基于ANSYS的直齿圆锥齿轮的有限元分析
【６】张晓东，毛罕平．油菜 氮素光谱定量分析水分胁迫与光 照影 响 及 修 ＪＴ ［ＪＪ．农 业 机 械 学 报 ，２００９，４０（２）．
总 第 １６６期
课 题 来 源 ： 江 苏 省 高 校 自然 科 学 研 究 重 大 项 目 （１０ＫＪＡ２１００１０）
农业装备技术 ຫໍສະໝຸດ 不需 要单 独对 秸 秆进 行 清理 或 焚烧 ，做到 真正 意 义 上 的秸杆 还 田。该机 在 满足农 艺 要求 的前 提下 ，为 了 减少 不必 要 的功 率 消耗 ，该 机采 用条 切 条耕 技术 ，对 农 田实行 少 耕 ，用 作 物 秸 秆覆 盖 地 表 ，减 少 风 蚀 、水 蚀 ，提高 土壤 肥力 和抗旱 能 力 ，同时减 少 了土壤 的搅 动 量 ，可 以减少 水 土流失 的程度 ；另 外 还 能 同时实 现 灭 茬 、耕 作 、施 肥 、播种 、覆 土 的一 次 性 作业 ，在 工 序 上 就有 了很 好 的衔接 。
第 ３７卷 第 ６期 ２０１１年 １２月
农 业 装 备技 术 Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ１．３７ № ．６ Ｄｅｃ． ２０１１
基 子 ＡＮＳＹＳ的 直齿 圆 锥齿 轮 的有 限 元分 析
孙 敢 ，奚 小波 ，张瑞 宏 ，赵 映 ，朱河霖 ，王洪亮
收 获季 节各 大新 闻媒体 的热点 。据 统计 ，每年 全 国焚 烧 秸 秆 ６亿 ｔ，相 当 于 ２亿 ｔ化 肥 的氮 含 量 付 之 一 炬 。究 其原 因是 至今 尚未有 一整 套行 之有 效 的农 业 机 械化 秸秆 还 田生产 工 艺及 有效 的 可 以大面 积推 广 的机械 化秸 秆还 田机具 出现 。
基于ANSYS有限元软件的直齿轮接触应力分析
本文运用 ADPL 语言 (ANSYS Parametric Language , ANSYS 二次开发工具之一) 对齿轮的渐开线曲面进行 建模 。利用渐开线产生端面的一个齿形 ,将其平移 、旋 转产生另一端面的齿形 ,然后 这两个齿形沿螺旋线进行“扫 描混成”产生一个齿 ,对这个齿 进行拷贝或阵列即生成研究需 要的两个齿轮 。再将大齿轮在 X 轴上平移中心距距离为 170mm ,则大小齿轮的中 心 连 图 1 直角坐标系下的渐 线通过小齿轮齿根圆周上齿间 开线 距的中点 ,通过大齿轮齿顶圆周上齿厚的中点 。要确 定两齿轮在啮合线上相啮合的各个位置 , 先将两齿轮 旋转到节点相啮合的位置 。由于在分度圆上齿轮的齿 厚和齿间距相等 ,则小齿轮转到节点啮合位置就要转 动 360/ 4 z1 度 , 即为 90/ 34 度 , 大齿轮转到节点啮合位 置就要转动 360/ 4 z2 度 , 即 90/ 102 度 。即可使两个齿 轮在节点处相啮合[2] 。即可得到两齿轮在 ANSYS 中 的二维模型 。由于直齿轮在轴向应力所受应力一致 , 所以可以用二维模型代替三维模型 。如图 2 所示 。 2. 2 模型的网格划分
实体建模的最终目的是划分网格以生成节点和单 元 。生成节点和单元的网格划分过程包括两个步骤 : (1) 定义单元属性 ; (2) 定义网格生成控制并生成网格 。
在单元库中选用 SOLID42 为两齿轮的实体单元 , 因为 SOLID42 为四边形单元 ,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[3] 。
适的方式 。进一步分析表明 ,采用高频精确实现轨迹 , 补偿速度加速度 、角速度 、角加速度的值非常大 , 必须 满足驱动原动件产品的要求 。否则 , 某种意义上讲是 不可能实现的 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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：所在院系：机电学院所学专业：机电技术教育导师姓名：完成时间：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 (10)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。
齿轮传动具有传动功率范围大、传动效率高、结构紧凑、传动比准确、使用寿命长、工作可靠性好等优点。
因此齿轮传动技术成为机械工程技术的重要组成部分，在一定程度上标志着机械工程技术的水平。
由于齿轮传动在机械行业乃至整个国民经济中的地位和作用，齿轮被公认为工业和工业化的象征。
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。
齿轮传动在运行工况中常常会发生轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等很多问题。
导致传动性能失效，进而引发严重的生产事故。
据统计，在各类机械故障中齿轮失效就占总数的60%以上，其中齿面损坏和齿根断裂均为齿轮失效的主要原因。
因而有必要对齿轮接触状态的强度性能进行合理的评估并校核其结构的可靠性。
为此人们对齿轮的齿面接触应力进行了大量的研究与分析。
然而，传动齿轮复杂的应力分布情况和变形机理成为了齿轮设计困难的主要原因，而有限元理论和各种有限元分析软件的出现，让普通设计人员无需对齿轮做大量的分析研究，就可以基本掌握齿轮的受力和变形情况，并可以利用有限元计算结果，找出设计中的薄弱环节，进而达到齿轮进行设计的目的。
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。
它融结构、传热学、流体、电磁、声学、爆破分析于一体，具有功能极为强大的前后处理及计算分析能力。
目前广泛应用于土木、水利水电、汽车、机械、采矿、核工业、船舶、日用家电等领域、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。
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。
随着计算机技术的日益普及和FEA技术的蓬勃发展，人们已经广泛采用计算机有限元仿真分析来作为齿轮强度校核的方法。
而齿轮传动向重载、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轮齿。
因此，建立比较精确的分析模型，准确的掌握轮齿应力的分布特点和变化规律具有重要的意义。
本文采用采用APDL语言在ANSYS中完成齿轮精确建模，这种在ANSYS 中建立的模型与其他诸如UG、PROE等CAD软件中建立模型,然后导入到ANAYS中进行分析相比，既省时省力，又克服了模型转换过程中容易出现的一些问题。
根据有限元分析结果，与赫兹公式计算结果进行对比，验证了分析结果的可靠性，在保证结构安全可靠运行的条件下，提高设计制造的效率，降低设计研制成本。
2齿轮仿真分析方法见右图表所示：依照图示的此种方法对齿轮的接触应力和齿轮的齿根应力进行仿真分析。
在分析齿轮的接触应力是需要注意的是右图在划分网格类型和定义边界条件中间所应夹一接触对的建立的方框，对于齿根的应力仿真分析大致与右图的分析方法一致。
3齿轮实体模型的建立方法Ansys是一个融结构、热、流体、电、磁、声学于一体的大型通用有限元软件，作为目前最流行的有限元软件之一，它具备功能强大、兼容性好、使用方便、计算速度快等优点，成为工程师们开发设计的首选，广泛应用于一般工业及科学研究领域，而在机械结构系统中，主要在于分析机械结构系统收到附在后产生的反应，如位移、应力、变形等，根据该反应判断是否符合设计要求。
对于实体建模,ANSYS提供了两种基本方法,即“自顶向下的建模法”和“自底向上的建模法”。
“自顶向下的建模法”就是在确定的坐标系下直接定义实体体素结构,然后对这些实体体素求“交”、“并”、“差”等布尔运算生成所需的几何体。
“自底向上的建模法”就是在确定的坐标系下,依次定义点、线、面,最后由面生成体的一个完整的建模过程。
对于其中的一些具体定义操作,ANSYS还提供了直接定义、拉伸、扫描、旋转、复制等操作特征以供选用。
在ANSYS环境下,圆柱齿轮实体建模可用以下3种方法之一实现。
(1) 在工作坐标系内,根据齿轮的已知参数生成齿坯,以齿坯端面及其中心为基准定义新的坐标系,在新定义坐标系内生成齿槽轮廓切割实体,再根据齿槽的圆周阵列特征旋转阵列齿槽轮廓切割实体,然后运用布尔减法(……>>Booleans >>subtract)操作生成所有齿槽。
(2) 根据已知参数生成一个完整的轮齿端面(平面)实体和轮毂实体,再拉伸生成一个轮齿实体,然后经过旋转复制、实体融合(merge)或者布尔(Booleans)运算操作生成一个齿轮实体。
(3) 根据已知参数生成包含一个完整的轮齿(含齿廓、齿槽)和轮毂的扇形实体,再经过旋转复制、实体融合等系列操作完成。
3.1直齿轮建模要求描述问题描述：两齿轮材料均为45号钢，弹性模量为2.06×105N.mm2，泊松比有机械原理(参考文献[2])的基本知识,可以确定大小齿轮的一些基本参数，例如齿根圆，基圆，齿顶圆，分度圆等的基本参数。
为了使论文看起来更有层次，这些基本参数请参阅附录[2]3.2渐开线的生成原理在ANSYS中进行几何建模,首先需要定义坐标系。
ANSYS提供了直角坐标、极坐标、球坐标3种坐标系可供选用。
鉴于渐开线在极坐标中具有最简单的方程形式—便于几何建模,故在ANSYS中,首先定义局部极坐标系为工作坐标系,直齿轮的齿廓曲面是渐开线曲面，所以建模的关键在于如何确定精确地渐开线，建立如图1所示坐标系渐开线的曲线方程为:ρcosα=（1）/Rbθ-αα=tan式中：α--渐开线上各点压力角(弧度)Rb--渐开线的基圆半径θ--渐开线上个各点的展角3.3创建渐开线曲线在生成齿轮模型的过程中，齿廓曲线（主要指轮齿渐开线及齿根过渡曲线）的生成是最困难的，但又是最重要的环节---特别在有限元分析的时侯，轮齿曲线的准确度直接影响到有限元分析的正确性和可信度。
ANSYS没有提供直接生成曲线的功能，但各种公式曲线都可以用ANSYS的样条曲线（B-Splines）功能和其自带的APDL语言（ANSYS Parametric Language ANSYS 二次开发工具之一）建立参数交换界面以实现有关参数的交互操作，进而最终实现对齿轮的渐开线曲面进行建模。
作为ANSYS的初学者，在老师的帮助和知道下本人大胆尝试采用APDL参数化语言编写了齿轮渐开线生成的命令流。
生成小齿轮的命令流如下所示：/finish ！结束指令/clear,start ！清除命令M=4 ！齿轮模数Z2=45 ！小齿轮齿数Pi=acos(-1) ！定义πAlfa2=20/180*pi ！定义小齿轮的压力角Ha=1 ！定义齿顶高系数C=0.25 ！定义顶隙系数D2=m*z2 ！定义分度圆直径*afun,rad ！角度转化为弧度Db2=m*z2*cos(alfa2) ！定义基圆直径Rb2=db2/2 ！定义基圆半径Df2=d2-2*(ha+c)*m ！定义齿根圆直径Rf2=df2/2 ！定义齿根圆半径Da2=d2+2*ha*m ！定义齿顶圆直径Ra2=da2/2 ！定义齿顶圆半径Alfa_f2=acos(db2/df2) ！定义齿根处的压力角Alfa_a2=acos(db2/da2) ！定义齿顶处的压力角*dim,alfa_12,array,46,1 ！定义46⨯1数组alfa_12 *dim,sita2,array,45,1 ！定义45⨯1数组sita2 *dim,r2,array,45,1 ！定义45⨯1数组r2 Csys,1 ！改变当前坐标系为柱坐标系Alfa_12(1,1)=0/prep7 ！进入前处理器K,1000,rb2,0 ！生成关键点*do,j,1,45,1 ！进入循环生成其他关键点Alfa_12(j+1,1)=alfa_12(j,1)+0.01 ！定义压力角Sita2(j,1)=(tan(alfa_12(j,1))-alfa_12(j,1))*180/pi ！定义展角R2(j,1)=rb2/cos(alfa_12(j,1))/prep7K,j+1000,r2(j,1),sita2(j,1) ！生成关键点Bsplin,j+1000,j-1+1000 ！生成样条曲线*enddoSita_a2=(tan(alfa_a2)-alfa_a2)*180/piK,1046,ra2,sita_a2 ！生成最后一个关键点Bsplin,1045,1046 ！生成样条曲线渐开线的生成采用APDL命令流，直接生成多条样条曲线。