变速器齿轮系统建模及轴的模态分析

课程设计任务书

目录

第一章课程设计的内容简要说明---------------------------------------3第二章实体建模步骤-------------------------------------------------4

2.1打开CATIA，打开机械零部件设计界面---------------------------4

2.2使用宏创建齿轮举例------------------------------------------4

2.3具体绘制每个轴上的齿轮--------------------------------------4

2.4绘制轴及轴承------------------------------------------------8

2.5 组装零件----------------------------------------------------9第三章模型倒入导出过程--------------------------------------------10第四章对模型模态分析的过程----------------------------------------11

4.1定义单元类型------------------------------------------------11

4.2定义材料属性------------------------------------------------11

4.3 划分网格----------------------------------------------------11

4.4加载求解----------------------------------------------------13

4.5定义求解类型和选项------------------------------------------13第五章结果分析及问题讨论------------------------------------------14

5.1列出固有频率------------------------------------------------14

5.2查看特征振型------------------------------------------------14

5.3结论--------------------------------------------------------17第六章参考文献----------------------------------------------------18

1．课程设计的内容简要说明

1.1使用CATIA建立变速器齿轮系统主要零部件的三维实体模型并装配。

1.2将轴的实体模型导入到ANSYS中，进行划分网格、添加材料属性等前处理。

1.3确定轴模态分析的工况及算法，分析轴的振动特性

2．实体建模步骤

2.1打开CATIA，打开机械零部件设计界面，如2.1图。

图2.1 catia开始界面

2.2在工具栏中选择宏进入生成圆柱齿轮的宏，并运行。如2.2图。

图2.2生成齿轮

2.3具体绘制每个轴上的齿轮

利用宏绘制齿轮，在齿轮参数中输入齿轮模数，齿轮宽，齿数，螺旋角以及旋向。按照上表齿轮参数建造各档位齿轮，并保存，零件图。

各齿轮参数：

（1）第一轴上的斜齿轮。如2.3图。

（2）第二轴常啮合齿轮，如2.4图。

图2.4啮合齿轮

（3）第二轴二档齿轮，如2.5图。

图2.5二档齿轮（4）第一轴二档齿轮，如2.6图。

图2.6二档齿轮

2.4 先建圆，然后拉伸成轴，并在轴上建轴承。（1）绘制第一轴，如2.7图。

图2.7一轴（2）绘制第二轴，如2.8图。

图2.8二轴

（3）绘制输出轴，如2.9图。

图2.9输出轴

2.5组装零件

将建好的所有零件图导入装配图，并正确定位得到变速器的整体传动图。如 2.10图。

图2.10装配图

3．模型导入导出过程

用CATIA软件将需要保存的文件保存成STP类型文件格式，将保存的STP类型文件用软件SOILWORK转换成X_T类型的文件，最后用ANSYS将X_T类型文件打开。这样就完成了模型的导入导出过程。

打开方法：打开ansys软件，file---improt---para，然后找到之前保存的t.x格式文件。

4.对模型模态分析的过程。

-----轴的模态分析

4.1 定义单元类型

考虑到轴的各项指标，我将轴的材料定义为solid brick 8node 45。

4.2定义材料属性

进行模态分析需要输入杨氏模量、泊松比和材料密度等参数。杨氏模量EX=2e 1 1，泊松比PRXY=0.3材料密度:DENS=7.8e-6，如4.1图。

图4.1设置PRXY和EX

4.3 划分网格

由于计算齿轮处于自由状态时的模态值，所以对齿轮不施加外载荷。选择ANSYS中的模态分析模块，运行有限元程序。ANSYS提供了7种模态提取方法，本文采用Block Lanczos法。划分好的有限元模型如图4.2,4.3,4.4所示。

图4.2二轴网格划分

图4.3三轴网格划分

图4.4倒档轴网格划分

4.4加载求解

分别对轴的两端进行节点全约束，然后利用软件ansys进行求解。步骤如下: 加载：Ansys main mean----solution----define

loads----apply----structural----displacement----on nodes

4.5定义求解类型和选项

定义分析类型。选择Modal(模态分析)选项，在Model Analysis对话框。选择Block Lanczos作为模态提取方法，输入提取的模态数目10。对模型求解计算。

对齿轮模态分析进行条件设置后，选择Solve current LS命令，ANSYS开始

求解计算。